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教你在PCB设计里更好的完成敷铜

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    发表于 2021-1-7 11:31 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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    & W9 l# I0 b8 K. G( L4 ]0 f: Q# u, Q覆铜作为 PCB 设计的一个重要环节,不管是国产的 PCB 设计软件,还是国外的一些 protel,PowerPCB 都提供了智能覆铜功能,那么怎样才能敷好铜?
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    所谓覆铜,就是将 PCB 上闲置的空间作为基准面,然后用固体铜填充,这些铜区又称为灌铜。覆铜的意义在于,减小地线阻抗,提高抗干扰能力;降低压降,提高电源效率;与地线相连,还可以减小环路面积。
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    为了让 PCB 焊接时尽可能不变形,大部分 PCB 生产厂家也会要求 PCB 设计者在 PCB 的空旷区域填充铜皮或者网格状的地线。覆铜如果处理的不当,那将得不偿失,究竟覆铜是“利大于弊”还是“弊大于利”?/ c/ c! K4 P$ [" a
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    大家都知道在高频情况下,印刷电路板上布线的分布电容会起作用。当长度大于噪声频率相应波长的 1/20 时,就会产生天线效应,噪声就会通过布线向外发射。如果在 PCB 中存在不良接地的覆铜,覆铜就成了传播噪音的工具。因此,在高频电路中,千万不要认为把地线的某个地方接了地,这就是“地线”,一定要以小于λ/20 的间距。在布线上打过孔,与多层板的地平面“良好接地”。如果把覆铜处理恰当了,覆铜不仅具有加大电流,还有屏蔽干扰的双重作用。
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    * f/ L: D! }3 X% ?: O, l覆铜一般有两种基本的方式,就是大面积的覆铜和网格铜,经常也有人问到,大面积覆铜好还是网格覆铜好,不好一概而论。为什么呢?大面积覆铜,具备了加大电流和屏蔽双重作用,但是大面积覆铜,如果过波峰焊时,板子就可能会翘起来,甚至会起泡。因此大面积覆铜,一般也会开几个槽,缓解铜箔起泡。单纯的网格覆铜主要还是屏蔽作用,加大电流的作用被降低了,从散热的角度说,网格有好处(它降低了铜的受热面)又起到了一定的电磁屏蔽的作用。但是需要指出的是,网格是由交错方向的走线组成的,我们知道对于电路来说,走线的宽度对于电路板的工作频率是有其相应的“电长度“的(实际尺寸除以工作频率对应的数字频率可得,具体可见相关书籍),当工作频率不是很高的时候,或许网格线的副作用不是很明显,一旦电长度和工作频率匹配时,就非常糟糕了,你会发现电路根本就不能正常工作,到处都在发射干扰系统工作的信号。所以对于使用网格的同仁,我的建议是根据设计的电路板工作情况选择,不要死抱着一种东西不放。因此高频电路对抗干扰要求高的多用网格,低频电路、有大电流的电路等常用完整的铺铜。
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    $ Z- l1 f9 Q5 r! }# Q% K说了这么多,那么我们在覆铜中,为了让覆铜达到我们预期的效果,需要注意以下问题:4 q& w/ g7 m4 z

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    1、如果 PCB 的地较多,有 SGND、AGND、GND,等等,就要根据 PCB 板面位置的不同,分别以最主要的“地”作为基准参考来独立覆铜。数字地和模拟地分开来覆铜自不多言,同时在覆铜之前,首先加粗相应的电源连线:5.0V、3.3V 等等,这样一来,就形成了多个不同形状的多边形结构。/ C) Z9 `& R( d
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    2、对不同地的单点连接,做法是通过 0 欧电阻、磁珠或者电感连接;
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    3、晶振附近的覆铜,电路中的晶振为高频发射源,做法是环绕晶振覆铜,然后将晶振的外壳另行接地。0 q# p; v& F  n' |# h3 ^% u- @* ]
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    8 T0 w2 I' ^# q4、孤岛(死区)问题,如果觉得很大,那就定义个地过孔添加进去也费不了多大的事。
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    5、在开始布线时,应对地线一视同仁,走线的时候就应该把地线走好,不能通过添加过孔的办法来增加地引脚,这样的效果很不好。* F1 q* l9 n2 N" [* P% `0 I4 z
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    6、在板子上最好不要有尖的角出现(<=180 度),因为从电磁学的角度来讲,这就构成了一个发射天线!对于其它地方总会有影响的,只不过是大还是小而已,我建议使用圆弧的边沿线。+ H6 v. y* k# A7 [' v. k& x9 |
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    7、多层板中间层的布线空旷区域,不要覆铜。因为你很难做到让这个覆铜“良好接地”
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    8、设备内部的金属,例如金属散热器、金属加固条等,一定要实现“良好接地”。
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    9、三端稳压器的散热金属块,一定要良好接地。晶振附近的接地隔离带,一定要良好接地。总之:PCB 上的覆铜,如果接地问题处理好了,肯定是“利大于弊”,它能减少信号线的回流面积,减小信号对外部的电磁干扰。5 O  S- b" {6 ~! g: {$ |6 `5 V

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    发表于 2021-1-7 13:15 | 只看该作者
    对不同地的单点连接,做法是通过 0 欧电阻、磁珠或者电感连接
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