华为电路设计标准.docx

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1.。1PCB(PrintcircuitBoard):印刷电路板。
1..2原理图:电路原理图,用原理图设计工具绘制的、表达硬件电路中各样器
件之间的连结关系的图。
1.。3网络表:由原理图设计工具自动生成的、表达元器件电气连结关系的文
本文件,一般包含元器件封装、网络列表和属性定义等构成部分.
1。。4布局:PCB设计过程中,依据设计要求,把元器件搁置到板上的过程.
深圳市***有限企业1999—07-30同意,1999-08—30实行。
1。。5仿真:在器件的IBISMODEL或SPICEMODEL支持下,利用EDA设计工具
对PCB的布局、布线成效进行仿真剖析,从而在单板的物理实现以前发现设计中
存在的EMC问题、时序问题和信号完好性问题,并找出适合的解决方案。深
圳市***有限企业1999—07—30同意,1999—08-30实行.
II。目的
,主要目的是为PCB设计者提
供一定依据的规则和商定.
B。提升PCB设计质量和设计效率。
提升PCB的可生产性、可测试、可保护性。
设计任务受理
PCB设计申请流程
当硬件项目人员需要进行PCB设计时,须在《PCB设计投板申请表》中提出投板
申请,并经其项目经理和计划处同意后,流程状态抵达指定的PCB设计部门审
批,此时硬件项目人员须准备好以下资料:
⒈经过评审的,完好正确的原理图,包含纸面文件和电子件;
⒉带有MRPII元件编码的正式的BOM;
PCB构造图,应注明外形尺寸、安装孔大小及定位尺寸、接插件定位尺寸、严禁布线区等有关尺寸;
⒋关于新器件,即无MRPII编码的器件,需要供给封装资料;
以上资料经指定的PCB设计部门审批合格并指定PCB设计者后方可开始PCB设计。
B。理解设计要求并拟订设计计划
1。认真审读原理图,,数字电路
的工作速度等与布线要求有关的因素。理解电路的基本功能、在系统中的作用
等有关问题。
2。在与原理图设计者充分交流的基础上,确认板上的重点网络,如电源、时
钟、高速总线等,认识其布线要求。理解板上的高速器件及其布线要求。
3。依据《硬件原理图设计规范》的要求,对原理图进行规范性审察.
,要明确指出,并踊跃辅助原
理图设计者进行改正.
5。在与原理图设计者交流的基础上拟订出单板的PCB设计计划,填写设计记
录表,计划要包含设计过程中原理图输入、布局达成、布线达成、信号完好性分
析、光绘达成等重点检查点的时间要求。设计计划应由PCB设计者和原理图设
计者两方署名认同。
6。必需时,设计计划应征得上司主管的同意.
IV。设计过程
A。创立网络表
网络表是原理图与PCB的接口文件,PCB设计人员应依据所用的原理图和
PCB设计工具的特征,采纳正确的网络表格式,创立切合要求的网络表。
2。创立网络表的过程中,应依据原理图设计工具的特征,踊跃辅助原理图设
计者清除错误。保证网络表的正确性和完好性.
3。确立器件的封装(PCBFOOTPRINT).
4。创立PCB板
依据单板构造图或对应的标准板框,创立PCB设计文件;
注意正确选定单板坐标原点的地点,原点的设置原则:
①单板左侧和下面的延伸线交汇点。
②单板左下角的第一个焊盘.
板框四周倒圆角,倒角半径5mm。特别状况参照构造设计要求.
布局
1。依据构造图设置板框尺寸,按构造因素部署安装孔、接插件等需要定位的
器件,
注。
2。依据构造图和生产加工时所须的夹持边设置印制板的严禁布线区、严禁布
局地区。依据某些元件的特别要求,设置严禁布线区。
3。综合考虑PCB性能和加工的效率选择加工流程。
加工工艺的精选次序为:元件面单面贴装——元件面贴、插混装(元件面插装焊
接面贴装一次波峰成型)--双面贴装——元件面贴插混装、焊接面贴装。
布局操作的基来源则
A。依照“先大后小,先难后易"的部署原则,即重要的单元电路、核心元器件应
当优先布局.
布局中应参照原理框图,依据单板的主信号流向规律安排主要元器件.
C。布局应尽量知足以下要求:总的连线尽可能短,重点信号线最短;高电压、
大电流信号与小电流,低电压的弱信号完好分开;模拟信号与数字信号分开;
高频信号与低频信号分开;高频元器件的间隔要充分.
,尽可能采纳“对称式”标准布局;
依据均匀散布、重心均衡、版面雅观的标准优化布局;
器件布局栅格的设置,一般IC器件布局时,栅格应为50--100mil,小型表面安装器件,如表面贴装元件布局时,栅格设置应许多于25mil。
G。若有特别布局要求,应两方交流后确立。
,便于生产和查验。
6。发热元件要一般应均匀散布,以利于单板和整机的散热,除温度检测元件以
外的温度敏感器件应远离发热量大的元器件.
7。元器件的摆列要便于调试和维修,亦即小元件四周不可以搁置大元件、需调
试的元、器件四周要有足够的空间.
8。需用波峰焊工艺生产的单板,其紧固件安装孔和定位孔都应为非金属化孔。
当安装孔需要接地时,应采纳散布接地小孔的方式与地平面连结。
9。焊接面的贴装元件采纳波峰焊接生产工艺时,阻、容件轴向要与波峰焊传
送方向垂直,阻排及SOP(PIN间距大于等于1。27mm)元器件轴向与传递方
向平行;PIN间距小于1。27mm(50mil)的IC、SOJ、PLCC、QFP等有源元件
防止用波峰焊焊接.
10。BGA与相邻元件的距离>5mm。其余贴片元件相互间的距离〉0。7mm;贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mm;有压接件的PCB,压接的接插件四周5mm内不可以有插装元、器件,在焊接面其四周5mm内也不可以有贴装元、器件。
IC去偶电容的布局要尽量凑近IC的电源管脚,并使之与电源和地之间形成的回路最短.
元件布局时,应适合考虑使用同一种电源的器件尽量放在一同,以便于未来的电源分开。
用于阻抗般配目的阻容器件的布局,要依据其属性合理部署。
串连般配电阻的布局要凑近该信号的驱动端,距离一般不超出500mil。
般配电阻、电容的布局必定要分清信号的源端与终端,关于多负载的终端般配必定要在信号的最远端般配。
14。布局达成后打印出装置图供原理图设计者检查器件封装的正确性,并且确
认单板、背板和接插件的信号对应关系,经确认无误后方可开始布线.
C。设置布线拘束条件
报告设计参数8
布局基本确立后,应用PCB设计工具的统计功能,报告网络数目,网络密度,均匀管脚密度等基本参数,
Pin密度②信号层数③板层数
注:PIN密度的定义为:板面积(平方英寸)/(板上管脚总数/14)
布线层数的详细确立还要考虑单板的靠谱性要求,信号的工作速度,制造成本和交货期等因素。
1。布线层设置
在高速数字电路设计中,电源与地层应尽量靠在一同,
线层都尽量凑近一平面层,精选地平面为走线隔绝层.
为了减少层间信号的电磁扰乱,相邻布线层的信号线走向应取垂直方向.
能够依据需要设计1-—2个阻抗控制层,假如需要更多的阻抗控制层需要与PCB
产家磋商。阻抗控制层要按要求标明清楚。将单板上有阻抗控制要求的网络布
线散布在阻抗控制层上.
线宽和线间距的设置
线宽和线间距的设置要考虑的因素
。板的密度越高,偏向于使用更细的线宽和更窄的空隙。
B。信号的电流强度。当信号的均匀电流较大时,应试虑布线宽度所能承载的
的电流,线宽可参照以下数据:
PCB设计时铜箔厚度,走线宽度和电流的关系
不一样厚度,不一样宽度的铜箔的载流量见下表:
铜皮厚度35um铜皮厚度50um铜皮厚度70um
铜皮t=10℃铜皮t=10℃铜皮t=10℃
注:
i。用铜皮作导线经过大电流时,铜箔宽度的载流量应参照表中的数值降额
50%去选择考虑。
在PCB设计加工中,常用OZ(盎司)作为铜皮厚度的单位,1OZ铜厚的定
义为1平方英尺面积内铜箔的重量为一盎,对应的物理厚度为35um;2OZ铜
厚为70um。
C。电路工作电压:线间距的设置应试虑其介电强度。
输入150V—300V电源最小空气空隙及爬电距离
输入300V—600V电源最小空气空隙及爬电距离
。靠谱性要求高时,偏向于使用较宽的布线和较大的间距.
E。PCB加工技术限制
国内国际先进水平
介绍使用最小线宽/间距6mil/6mil4mil/4mil
极限最小线宽/间距4mil/6mil2mil/2mil
孔的设置
过线孔
制成板的最小孔径定义取决于板厚度,板厚孔径比应小于5-—8。孔径精选系列以下:
孔径:24mil20mil16mil12mil8mil
焊盘直径:40mil35mil28mil25mil20mil
内层热焊盘尺寸:50mil45mil40mil35mil30mil
板厚度与最小孔径的关系:
板厚:3。0mm2。5mm2。。0mm
最小孔径:24mil20mil16mil12mil8mil
盲孔和埋孔11
盲孔是连结表层和内层而不贯穿整板的导通孔,埋孔是连结内层之间而在成品板表层不行见的导通孔,这两类过孔尺寸设置可参照过线孔。
应用盲孔和埋孔设计时应付PCB加工流程有充分的认识,防止给PCB加工带来不用要的问题,必需时要与PCB供给商磋商。测试孔
测试孔是指用于ICT测试目的的过孔,能够兼做导通孔,原则上孔径不限,焊盘直径应不小于25mil,测试孔之间中心距不小于50mil。
不介绍用元件焊接孔作为测试孔.
2。特别布线区间的设定
特别布线区间是指单板上某些特别地区需要用到不一样于一般设置的布线参
数,如某些高密度器件需要用到较细的线宽、较小的间距和较小的过孔等,或某些
网络的布线参数的调整等,需要在布线前加以确认和设置。
定义和切割平面层
(参照层),因为电路中可能用到不一样的
电源和地层,需要对电源层和地层进行分开,其分开宽度要考虑不一样电源之间
的电位差,电位差大于12V时,分开宽度为50mil,反之,可选20—-25mil。
平面分开要考虑高速信号回流路径的完好性。
当因为高速信号的回流路径遇到损坏时,应当在其余布线层赐予补尝。比如可用接地的铜箔将该信号网络包围,以供给信号的地回路。
布线前仿真(布局评估,待扩大)
布线
布线优先序次
重点信号线优先:电源、摸拟小信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关
键信号优先布线
密度优先原则:从单板上连结关系最复杂的器件着手布线。从单板上连线最密集
的地区开始布线。
2。自动布线
在布线质量知足设计要求的状况下,可使用自动布线器以提升工作效率,
在自动布线前应达成以下准备工作:
自动布线控制文件(dofile)
为了更好地控制布线质量,一般在运转前要详尽定义布线规则,这些规则能够在
软件的图形界面内进行定义,但软件供给了更好的控制方法,即针对设计状况,
写出自动布线控制文件(dofile),软件在该文件控制下运转。
、高频信号、敏感信号等重点信号供给特意的布线层,并保证
其最小的回路面积。必需时应采纳手工优先布线、。
电源层和地层之间的EMC环境较差,应防止部署对扰乱敏感的信号。
5。有阻抗控制要求的网络应部署在阻抗控制层上。
6。进行PCB设计时应当依据的规则
1)地线回路规则:
环路最小规则,即信号线与其回路构成的环面积要尽可能小,环面积越小,对外的辐射越少,接收外界的扰乱也越小。针对这一规则,在地平面切割
时,要考虑到地平面与重要信号走线的散布,防备因为地平面开槽等带来的问题;在双层板设计中,在为电源留下足够空间的状况下,应当将留下的部分用参照地填补,且增添一些必需的孔,将双面地信号有效连结起来,对一些重点信号尽量采纳地线隔绝,对一些频次较高的设计,需特别考虑其地平面信号回路问题,建议采纳多层板为宜。
2)窜扰控制
串扰(CrossTalk)是指PCB上不一样网络之间因较长的平行布线惹起的相互扰乱,主假如因为平行线间的散布电容和散布电感的作用。战胜串扰的主要举措是:
加大平行布线的间距,依据3W规则。
在平行线间插入接地的隔绝线。
减小布线层与地平面的距离。
3)障蔽保护
对应地线回路规则,实质上也是为了尽量减小信号的回路面积,常见于一些比较重要的信号,如时钟信号,同步信号;对一些特别重要,频次特别高的信
号,应当考虑采纳铜轴电缆障蔽构造设计,马上所布的线上下左右用地线隔绝,并且还要考虑好怎样有效的让障蔽地与实质地平面有效联合。
4)走线的方向控制规则:
即相邻层的走线方向成正交构造。防止将不一样的信号线在相邻层走成同一
方向,以减少不用要的层间窜扰;当因为板构造限制(如某些背板)难以防止出现该状况,特别是信号速率较高时,应试虑用地平面隔绝各布线层,用地信号线隔绝各信号线。
5)走线的开环检查规则:
一般不一样意出现一端浮空的布线(DanglingLine),
主假如为了防止产生”天线效应",减少不用要的扰乱辐射和接受,不然可能带来不行预知的结果。
阻抗般配检查规则:
同一网络的布线宽度应保持一致,线宽的变化会造成线路特征阻抗的不均匀,当传输的速度较高时会产生反射,在设计中应当尽量防止这类状况。在某些条
件下,如接插件引出线,BGA封装的引出线近似的构造时,可能没法防止线宽的变化,应当尽量减少中间不一致部分的有效长度。
走线终结网络规则:
在高速数字电路中,当PCB布线的延缓时间大于信号上涨时间(或降落时间)的1/4时,该布线即能够当作传输线,为了保证信号的输入和输出阻抗与
传输线的阻抗正确般配,能够采纳多种形式的般配方法,所选择的般配方法与网络的连结方式和布线的拓朴构造有关.
关于点对点(一个输出对应一个输入)连结,能够选择始端串连般配或终端
并联般配。前者构造简单,成本低,但延缓较大。后者般配成效好,但构造复杂,成本较高。
B。关于点对多点(一个输出对应多个输出)连结,当网络的拓朴构造为菊花
链时,应选择终端并联般配。当网络为星型构造时,能够参照点对点构造.
星形和菊花链为两种基本的拓扑构造,其余构造可当作基本构造的变形,可采
取一些灵巧举措进行般配。在实质操作中要兼备成本、功耗和性能等因素,一般不追求完好般配,只需将失配惹起的反射等扰乱限制在可接受的范围即可。
走线闭环检查规则:
,自环将惹起辐射扰乱。
9)走线的分枝长度控制规则:
尽量控制分枝的长度,一般的要求是Tdelay<=Trise/20。
10)走线的谐振规则:
主要针对高频信号设计而言,即布线长度不得与其波长成整数倍关系,免得产生谐振现象。
11)走线长度控制规则:
即短线规则,在设计时应当尽量让布线长度尽量短,以减少因为走线过长带来的扰乱问题,特别是一些重要信号线,如时钟线,务势必其振荡器放在离器件很近的地方。对驱动多个器件的状况,应依据详细状况决定采纳何种网络拓扑构造.
12)倒角规则:
PCB设计中应防止产生锐角和直角,免得产生不用要的辐射,同时工艺性能
也不好.
器件去藕规则:
,滤除电源上的扰乱信号,使电源信号稳固。
在多层板中,对去藕电容的地点一般要求不太高,但对双层板,去藕电容的布局
及电源的布线方式将直接影响到整个系统的稳固性,有时甚至关系到设计的成
败。
在双层板设计中,一般应当使电流先经过滤波电容滤波再供器件使用,同时还要充分考虑到因为器件产生的电源噪声对下游的器件的影响,一般来说,采纳总线构造设计比较好,在设计时,还要考虑到因为传输距离过长而带来的电压
跌落给器件造成的影响,必需时增添一些电源滤波环路,防止产生电位差.
在高速电路设计中,可否正确地使用去藕电容,关系到整个板的稳固性.
14)器件布局分区/分层规则:
主假如为了防备不一样工作频次的模块之间的相互扰乱,同时尽量缩短高频部分的布线长度。往常将高频的部散布设在接口部分以减少布线长度,自然,这
样的布局仍旧要考虑到低频信号可能遇到的扰乱。同时还要考虑到高/低频部分地平面的切割问题,往常采纳将两者的地切割,再在接口处单点相接。
对混淆电路,也有将模拟与数字电路分别部署在印制板的两面,分别使用不一样的层布线,中间用地层隔绝的方式。
15)孤立铜区控制规则:
孤立铜区的出现,将带来一些不行预知的问题,所以将孤立铜区与其余信号相接,有助于改良信号质量,往常是将孤立铜区接地或删除。在实质的制作中,PCB厂家将一些板的空置部分增添了一些铜箔,这主假如为了方便印制板加工,同时对防备印制板翘曲也有必定的作用.
电源与地线层的完好性规则:
关于导通孔密集的地区,要注意防止孔在电源和地层的挖空地区相互连结,形成对平面层的切割,从而损坏平面层的完好性,并从而致使信号线在地层的回路面积增大.
17)重叠电源与地线层规则:
不一样电源层在空间上要防止重叠。主假如为了减少不一样电源之间的扰乱,
特别是一些电压相差很大的电源之间,电源平面的重叠问题必定要想法防止,难以防止时可考虑中间隔地层。
18)3W规则:
为了减少线间串扰,应保证线间距足够大,当线中心间距许多于3倍线宽时,则可保持70%的电场不相互扰乱,称为3W规则。如要达到98%的电场不相互扰乱,可使用10W的间距。
19)20H规则:
因为电源层与地层之间的电场是变化的,在板的边沿会向外辐射电磁扰乱。
,(电源和地之间的介质厚度)为单位,若内缩20H则能够将70%的电场限制在接地层边沿内;内缩100H则能够将98%的电场限制在内。
20)五-—-五规则:
印制板层数选择规则,即时钟频次到5MHz或脉冲上涨时间小于5ns,则