設(shè)計(jì)一個(gè)高效且有效地達(dá)到目標(biāo)規(guī)格的印刷電路板（PCB）是一個(gè)挑戰(zhàn)，需要密切關(guān)注大量細(xì)節(jié)。

挑戰(zhàn)升級(jí)指數(shù)當(dāng)您設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品時(shí)，需要使用多個(gè)電路板通過電子互連. 當(dāng)你試圖在一個(gè)多電路板組件中容納所有變量時(shí)，你可能會(huì)想扯掉你的頭發(fā)可靠的提示和注意事項(xiàng)這可以使整個(gè)過程更加順利，也不會(huì)讓人感到緊張。

通過剛撓PCB互連連接

多板解決方案示例

雖然就功能而言，多電路板解決方案可能不是最佳方法，但有一些原因說明您必須使用這種方法。

它可以是簡單的事情，如適應(yīng)嚴(yán)格的外形或者需要輕松隔離電源或敏感信號(hào). 您可能會(huì)被指控使用“現(xiàn)成”板與特定組件或自定義板（如LCD顯示器）進(jìn)行對(duì)話。堆疊電路板的其他原因可能包括為將來的擴(kuò)展而設(shè)計(jì)（比如普通的Arduino shields），有多種設(shè)計(jì)配置（可能是基本版本和高級(jí)版本），或者只是使您的設(shè)計(jì)模塊化（一種混合和匹配）。

可以部署一個(gè)單獨(dú)的板來處理特定于跟蹤的應(yīng)用程序中的特定任務(wù)，例如用于電容觸摸、感應(yīng)充電或自定義電阻的跟蹤路由。

堆積的PCB

不管是什么原因，記住一些最佳實(shí)踐專注于細(xì)節(jié)將幫助你以最小的難度實(shí)現(xiàn)你的產(chǎn)品目標(biāo)。

例如，當(dāng)多個(gè)電路板需要相互通信時(shí)，管腳數(shù)會(huì)增加，元件密度（這可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)完整性問題）增加測(cè)試時(shí)間，從而制造出更復(fù)雜的產(chǎn)品。成品的生命周期耐久性也會(huì)受到連接板數(shù)量增加的影響。

道路上會(huì)有一些坎坷，但如果你堅(jiān)持一個(gè)好的計(jì)劃，并采用合理的原則來減少常見的陷阱和風(fēng)險(xiǎn)，最終的印刷電路板、PCB互連和應(yīng)用程序?qū)⒎从吵鐾瑯拥馁|(zhì)量準(zhǔn)備水平。

與經(jīng)驗(yàn)豐富的PCB制造對(duì)于復(fù)雜的項(xiàng)目來說，裝配供應(yīng)商的工程師們?cè)跍?zhǔn)備制造和組裝電子互連時(shí)，他們已經(jīng)與多個(gè)布局一起工作并修改了這些布局。

穩(wěn)健互連的基本設(shè)計(jì)考慮

把一個(gè)好的印刷電路板計(jì)劃寫在紙上，首先要有一個(gè)正確的整體產(chǎn)品目標(biāo)、市場(chǎng)/客戶洞察力和目標(biāo)規(guī)格. 從這個(gè)起點(diǎn)開始，您可以開始設(shè)計(jì)電路板和其他需要協(xié)同工作的組件。

這通常發(fā)生在你喜歡的地方PCB設(shè)計(jì)軟件. 有很多可用的工具，但是你應(yīng)該使用一個(gè)善于組合的工具 設(shè)計(jì)PCBA使用三維可視化容納PCB堆疊，如Altium Designer或Cadence的PCB布局工具

使用設(shè)計(jì)軟件時(shí)，請(qǐng)簡化視圖以查看板之間的拆分平面和返回路徑。如果數(shù)字信號(hào)必須穿過功率基準(zhǔn)面上的一個(gè)裂縫，則使用一個(gè)或兩個(gè)平面去耦電容器（100nF）關(guān)閉有問題的信號(hào)。

另一個(gè)經(jīng)驗(yàn)法則是避免并行和橫向路由跟蹤，因?yàn)樗鼈儠?huì)導(dǎo)致大量PCB串?dāng)_而不是那些垂直排列的。由于這些痕跡比它們厚得多，所以當(dāng)它們相互重疊時(shí)會(huì)吸收更多的輻射。

將它們?cè)O(shè)計(jì)成垂直的，可以減少從一個(gè)軌跡到另一個(gè)軌跡的整體耦合。

并行路由跟蹤–糟糕的設(shè)計(jì)實(shí)踐

上面的并行跟蹤設(shè)計(jì)示例是一個(gè)糟糕的實(shí)踐。

然而，寬邊跟蹤設(shè)計(jì)有時(shí)是故意的，并計(jì)算到他們的PCB設(shè)計(jì)中。如果您沒有這種設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，我們強(qiáng)烈建議您使用這種設(shè)計(jì)。下圖是一個(gè)故意的側(cè)面設(shè)計(jì)

橫向路由跟蹤

遵循PCB設(shè)計(jì)流程

PCB設(shè)計(jì)的進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)遵循從最終原理圖開始的工作流程，并遵循以下步驟：

• 制定零件清單

• 在設(shè)計(jì)軟件中為每個(gè)元件的放置創(chuàng)建PCB布局

• 定義組件的布線

• 確定如何測(cè)試以驗(yàn)證性能是否符合規(guī)范

• 制定制造計(jì)劃和程序

用于連接到另一個(gè)PCB的擴(kuò)展頭示例
形象學(xué)分：樹莓派基金會(huì) )

板堆疊注意事項(xiàng)

連接多個(gè)電路板的一種常見方法是將多個(gè)電路板堆疊在一起，用連接器將電路板分開。在設(shè)計(jì)要堆疊的電路板時(shí)，需要仔細(xì)規(guī)劃基板，以減少阻抗不連續(xù)、信號(hào)耦合和過多的電磁輻射。

所有信號(hào)層應(yīng)與不間斷基準(zhǔn)面相鄰并緊密耦合。

緊密耦合的平面降低了頂端的交流阻抗，并顯著降低了電磁輻射。通過在飛機(jī)之間傳輸高速信號(hào)，進(jìn)一步減少了輻射。

堆疊電路板–互連的公/母連接器在紅色框中突出顯示

PCB測(cè)試前的思考

在整個(gè)設(shè)計(jì)工作流程中，一定要考慮如何將測(cè)試集成到整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)計(jì)劃中。連接的電路板將需要額外和更復(fù)雜的測(cè)試，以確保信號(hào)強(qiáng)度和其他操作規(guī)范得到滿足。在設(shè)計(jì)過程中融入這一點(diǎn)要比完成后返回要容易得多。

飛行探針試驗(yàn)

測(cè)試中需要解決哪些參數(shù)？

一般來說，應(yīng)測(cè)試對(duì)噪聲敏感的任何高速信號(hào)或軌跡. 一些例子包括串行接口（SPI、I2C、UART等）、模擬信號(hào)（如預(yù)放大的傳感器測(cè)量值）、音頻信號(hào)和可能會(huì)出現(xiàn)電壓降的高功率記錄道，具體取決于電流的流動(dòng)量以及跡線和連接器插腳上是否有足夠的銅。

裸板ATG飛針試驗(yàn)

牢記制造和服務(wù)

在設(shè)計(jì)階段考慮制造過程對(duì)未來可重復(fù)建設(shè)以及在發(fā)生故障時(shí)如何維修產(chǎn)品。

為制造而設(shè)計(jì)通常意味著將測(cè)試點(diǎn)納入總體設(shè)計(jì)。測(cè)試點(diǎn)通常放置在電路板的邊緣，以便于將探頭連接到電路以評(píng)估電壓。

根據(jù)您的設(shè)計(jì)，您可能需要一個(gè)簡單的裸板測(cè)試或更復(fù)雜的功能測(cè)試，而電路板通電。董事會(huì)辦公室可以有飛行探測(cè)器和編程與您的測(cè)試點(diǎn)墊的位置。

裸印制電路板的微裂紋飛針試驗(yàn)

為將來的可維護(hù)性而設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的考慮因素，因?yàn)槟赡苄枰诋a(chǎn)品使用后進(jìn)行故障排除或維修，可能會(huì)損壞或以其他方式失去功能。

重要的是要設(shè)計(jì)一種機(jī)制，以便在板連接時(shí)探測(cè)整個(gè)組件，例如在多個(gè)板之間使用軟電纜。電纜束取代了直插式剛性連接，您可以翻轉(zhuǎn)電路板，在通電的情況下更容易接近探頭。

有效高速互連設(shè)計(jì)

高速設(shè)計(jì)的互連性，如通信接口的時(shí)鐘信號(hào)和觸發(fā)器，需要特別考慮以確保系統(tǒng)性能，尤其是在低功耗環(huán)境中。除其他因素外，需要采取措施減少串?dāng)_和過量噪聲的產(chǎn)生。

阻抗匹配也很重要，因?yàn)樗梢宰畲笙薅鹊靥岣吖β蕚鬏?，并在高速下最小化信?hào)反射。在高速下，從低阻抗源傳輸?shù)礁咦杩乖吹男盘?hào)將使其相位前后翻轉(zhuǎn)180度，而不必對(duì)每一端進(jìn)行適當(dāng)?shù)亩私印?/span>

這里有個(gè)提示：對(duì)于高速SPI通信，您需要考慮在連接到外部板之前添加串聯(lián)電阻或緩沖器。您使用的電阻直接與您的PCB跟蹤阻抗有關(guān)。使用太少會(huì)消耗大量電流。使用過多的電阻對(duì)改善信號(hào)傳輸幾乎沒有影響。

非車載連接前的串聯(lián)電阻器

對(duì)于高速信號(hào)，連接器上每隔一個(gè)插腳之間有一個(gè)接地是有幫助的（例如，插腳1=電源，插腳3=觸發(fā)器1，插腳5=觸發(fā)器2，插腳7=觸發(fā)器3，插腳2、4、6和8都是接地）。這有助于減少電感耦合和串?dāng)_。

這是一些可靠的提示和注意事項(xiàng)當(dāng)設(shè)計(jì)多氯聯(lián)苯的有效互連時(shí)。首先，請(qǐng)記住產(chǎn)品目標(biāo)和市場(chǎng)。從好開始設(shè)計(jì)軟件，通過工作流程在你的第一塊板子被旋轉(zhuǎn)之前，你需要考慮關(guān)鍵的設(shè)計(jì)、測(cè)試、制造和服務(wù)。

為什么指定正確的組件至關(guān)重要

當(dāng)你研究不同的元件時(shí)，你可以采取多種方法來組裝你的電路板。當(dāng)然，互聯(lián)網(wǎng)有著豐富的信息，但在試圖通過營銷術(shù)語進(jìn)行斗爭時(shí)，它可能會(huì)勢(shì)不可擋。

與制造商代表會(huì)面是了解新產(chǎn)品的好方法，但是，同樣，你遇到的是一個(gè)銷售人員，他最終試圖讓你購買產(chǎn)品。但是，制造商愿意分享專業(yè)知識(shí)并為您提供對(duì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的洞察，過去的經(jīng)驗(yàn)和樣本可以是一個(gè)偉大的資源