ESC32硬件---PCB小结(第一版)
2019-04-13 16:27发布
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经过一个星期的画PCB,今天终于化了,整体看上去还比较满意,具体的性能还得等后期制板、测试才知道。
这个电路属于低频功率型板,相对高频板信号质量就要求不高了,所以也就不用考虑信号完整性等问题了。
等完成原理图的设计之后,我就请教了好几个人,在布线的时候需要注意的事项,但是没有得到什么有价值的答案,原因是他们不了解我,只是站在自己的去看待这件事了,所以对于他们就没什么难度了。
在原理图的设计时,参照了“阿嘉”和“六哥”的方案,大体没有太大的改动(六哥的已经商品化,相对有保证),只是完善了自己的接口和一些器件的选型。对于原理图的分析请看前两篇博客,有什么不对的地方欢迎指出。
原理图设计完成之后,接下来就是为各个器件添加封装了。这个过程我检查的还是比较仔细的,因为上次已经在这里出现过一次问题了。对于电阻,电容的封装大体选用0603,对于个别选用0805。对于重要的器件,参考了数据手册和IPC-7351进行选择,应该不会有问题。
接下来就是导入网表,开始布局。相对来说这个比较简单所以布局也就比较随意,基本原则就是按照功能模块进行布局的。在布线的时候我更比较随意了,也不想什么规则。当布到一半的时候,好多走线都无法完成了,连打过孔的机会都不给我了。我想肯定是出问题了,应该是布局的问题,大概看这个图看了一天,光看不画,看看哪里出问题了。于是就开始了第二版,有了第一次的不顺利,第二次自然就顺利了很多。大概用了不到一个星期就画完了,这个图我自己看上去很是满意。
前面这些跟流水账似的,没有什么实质性的意思。
在画之前我就找好了人帮我检查这个图了,周五我把图发给我了相思谷(一个网友),把帮我之处了很多问题,下面就总结一下问题。
1、线间距。
这里应该遵循3W规则,所谓3W就是为了减少线间串扰,应保证线间距足够大,当线中心不少于3倍线宽,则可 保持70%的电场不互相干扰。如要达到98%的电场不互相干扰,可使用10W的间距。——这是查阅华为PCB布线规则所得。
这里我就没有遵循这个原则,我的线间距大概只有1倍线宽。
2、电源线过细。
这里我查阅了华为PCB教程得到了下面一个表格。这里线宽跟所能承受最大电流的关系表
3、电源环路。(用图说明)
高亮部分的GND形成了一个环路而且是一个严重的闭环。在看看VS电源线环路
这是VS电源线没有闭环,但是接近闭环了。
这里我就困惑了,如果整体敷铜接地,那在敷铜层也是闭环的GND,而且整体敷铜可增强抗干扰的能力。
这个问题“相思谷”没有给我解答清楚。他让我查阅一下资料,我查阅了很多资料最终未果。于是翻看自己的QQ好友看看谁能帮助我,看后傻了,全是软件的,硬件方面的就有猫大,还没在线。这时候突然想起了流星赶月了,这是个大神。于是就翻看猫大的群就找他了,还不错这人挺热心。下面就看看他的问题吧。
电源环路没有问题,主要是低阻抗,电调的板子电流很多,不敷铜不合适。他又指出控制部分形成环路确实不好,线上分布电感明显,应该尽量保证单面敷铜连续,就是尽量保证不出现死铜。我的电源环路最要是走线环路,没有平面,是阻抗。
听完他说的我还没懂,只是迷迷糊糊有个印象。在继续深问就会显得自己弱智了,我也含糊的问答了一下,想不太明白,我在看看。这个原因剩下的就是继续查资料吧。
在《电路设计技术与技巧》这本书中写到:“地回路”会孕育一个低频的电磁干扰。磁场在一个环形的、封闭的电路中,感应出一个感应电流。还有导线的低频等效模型是一个电阻,由于高阻抗的作用,各个GND值就有会有压差,而不是一个值了。这里指出了一个规则:永远采用分社的电源地线,用不同的导线来分别承载由每个电源所提供的电源。如图:
与使用分开的地线的原因相同:使用一条公用的电源供给线,会在电源电压上形成一个公共的串联电压降,只是这里被加入到了电源供给线上。
我还问了他布线的技巧,让他给我推荐一些资料。这个问题他给我的为回答是:整体铺地,单点接地。双层板要调整元件布局,使各个元件接地路劲最短,且地平面集中。泛泛看资料作用不大,很难推荐,布线技巧不是靠临时看书就可以解决的,需要实际操练。
他的回答很简单,但是很受用,解决了我好多困惑。
这些就是针对相思谷提出问题的理论补充了,看起来问题很是蛮多的,于是决定重新布局再画一版。针对这次画板,我打算请多个人检查,初步打算有相思谷,华航申老师,猫大、流星。第一版的相思谷已经初验了,还有工程已经发给申老师了还没给我回复呢。第二版再去找猫大跟流星,针对他们提出的问题进行总结,然后修改。最后在拿去找老师检查。估计周一申老师就会检查完,到时候在把他提出的问题进行总结。
总结:上面检查的方式太局限了,但这是非常有效的方法。通过他们的检查我可以充分补充理论知识,而且这些人尤其是猫大跟流星在硬件方面的造诣很深。结识他们就相当找到了一个柱子,顺着他们向上爬吧。这种方法是我看于争的视频想到的方法。他们的经验转换化自己的经验,相信通过这两天电路板肯定帮我在低频电路设计提升一个层次。同时在跟他们的交流过程中发现了一个问题,猫大跟流星的理论基础太厚了,他们很说空经验,他们的经验全是有理论支撑的。这个正好符合了于争视频的快速积累经验的理论。
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