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關於攝像頭PCB圖設計經驗談

攝像頭PCB設計,因為客觀原因等.容易引起干擾這是個涉及面大的問題。我們拋開其它因素,僅僅就PCB設計環節來說,分享以下幾點心得,供參考交流:

1.合理佈置電源濾波/退耦電容:一般在原理圖中僅畫出若干電源濾波/退耦電容,但未指出它們各自應接於何處。其實這些電容是為開關器件(閘電路)或其它需要濾波/退耦的部件而設定的,佈置這些電容就應儘量靠近這些元部件,離得太遠就沒有作用了。有趣的是,當電源濾波/退耦電容佈置的合理時,接地點的問題就顯得不那麼明顯。

2.線條有講究:有條件做寬的線決不做細;高壓及高頻線應園滑,不得有尖銳的倒角,拐彎也不得采用直角。地線應儘量寬,最好使用大面積敷銅,這對接地點問題有相當大的改善。

3.要有合理的走向:如輸入/輸出,交流/直流,強/弱訊號,高頻/低頻,高壓/低壓等…,它們的走向應該是呈線形的(或分離),不得相互交融。其目的是防止相互干擾。最好的走向是按直線,但一般不易實現,最不利的走向是環形,所幸的是可以設隔離帶來改善。對於是直流,小訊號,低電壓PCB設計的要求可以低些。所以“合理”是相對的。

4.選擇好接地點:小小的接地點不知有多少工程技術人員對它做過多少論述,足見其重要性。一般情況下要求共點地,如:前向放大器的多條地線應匯合後再與幹線地相連等等…。現實中,因受各種限制很難完全辦到,但應盡力遵循。這個問題在實際中是相當靈活的。每個人都有自己的一套解決方案。如能針對具體的電路板來解釋就容易理解。

5.有些問題雖然發生在後期製作中,但卻是PCB設計中帶來的,它們是:過線孔太多,沉銅工藝稍有不慎就會埋下隱患。所以,設計中應儘量減少過線孔。同向並行的線條密度太大,焊接時很容易連成一片。所以,線密度應視焊接工藝的水平來確定。焊點的距離太小,不利於人工焊接,只能以降低工效來解決焊接質量。否則將留下隱患。所以,焊點的最小距離的確定應綜合考慮焊接人員的素質和工效。

6.焊盤或過線孔尺寸太小,或焊盤尺寸與鑽孔尺寸配合不當。前者對人工鑽孔不利,後者對數控鑽孔不利。容易將焊盤鑽成“c”形,重則鑽掉焊盤。導線太細,而大面積的未佈線區又沒有設定敷銅,容易造成腐蝕不均勻。即當未佈線區腐蝕完後,細導線很有可能腐蝕過頭,或似斷非斷,或完全斷。所以,設定敷銅的作用不僅僅是增大地線面積和抗干擾。以上諸多因素都會對電路板的質量和將來產品的可靠性大打折扣。

PCB設計應注意

誤區一:這板子的PCB設計要求不高,就用細一點的線,自動布吧。

點評:自動佈線必然要佔用更大的PCB面積,同時產生比手動佈線多好多倍的過孔,在批量很大的產品中,PCB廠家降價所考慮的因素除了商務因素外,就是線寬和過孔數量,它們分別影響到PCB的成品率和鑽頭的消耗數量,節約了供應商的成本,也就給降價找到了理由。

誤區二:這些匯流排訊號都用電阻拉一下,感覺放心些。

點評:訊號需要上下拉的原因很多,但也不是個個都要拉。上下拉電阻拉一個單純的輸入訊號,電流也就幾十微安以下,但拉一個被驅動了的訊號,其電流將達毫安級,現在的系統常常是地址資料各32位,可能還有244/245隔離後的匯流排及其它訊號,都上拉的話,幾瓦的功耗就耗在這些電阻上了。

誤區三:CPU和FPGA的這些不用的I/O口怎麼處理呢?先讓它空著吧,以後再說。

點評:不用的I/O口如果懸空的話,受外界的一點點干擾就可能成為反覆振盪的輸入訊號了,而MOS器件的功耗基本取決於閘電路的翻轉次數。如果把它上拉的話,每個引腳也會有微安級的電流,所以最好的辦法是設成輸出(當然外面不能接其它有驅動的訊號);

誤區四:這款FPGA還剩這麼多門用不完,可盡情發揮吧

點評:FGPA的功耗與被使用的觸發器數量及其翻轉次數成正比,所以同一型號的FPGA在不同電路不同時刻的功耗可能相差100倍。儘量減少高速翻轉的觸發器數量是降低FPGA功耗的根本方法。

誤區五:這些小晶片的功耗都很低,不用考慮

點評:對於內部不太複雜的晶片功耗是很難確定的,它主要由引腳上的電流確定,一個ABT16244,沒有負載的話耗電大概不到1毫安,但它的指標是每個腳可驅動60毫安的負載(如匹配幾十歐姆的電阻),即滿負荷的功耗最大可達60*16=960mA,當然只是電源電流這麼大,熱量都落到負載身上了。

誤區六:儲存器有這麼多控制訊號,我這塊板子只需要用OE和WE訊號就可以了,片選就接地吧,這樣讀操作時資料出來得快多了。

點評:大部分儲存器的功耗在片選有效時(不論OE和WE如何)將比片選無效時大100倍以上,所以應儘可能使用CS來控制晶片,並且在滿足其它要求的情況下儘可能縮短片選脈衝的寬度。

誤區七:這些訊號怎麼都有過沖啊?只要匹配得好,就可消除了

點評:除了少數特定訊號外(如100BASE-T、CML),都是有過沖的,只要不是很大,並不一定都需要匹配,即使匹配也並非要匹配得最好。象TTL的輸出阻抗不到50歐姆,有的甚至20歐姆,如果也用這麼大的匹配電阻的話,那電流就非常大了,功耗是無法接受的,另外訊號幅度也將小得不能用,再說一般訊號在輸出高電平和輸出低電平時的輸出阻抗並不相同,也沒辦法做到完全匹配。所以對TTL、LVDS、422等訊號的匹配只要做到過沖可以接受即可。

誤區八:降低功耗都是硬體人員的事,與軟體沒關係。

點評:硬體只是搭個舞臺,唱戲的卻是軟體,總線上幾乎每一個晶片的訪問、每一個訊號的翻轉差不多都由軟體控制的,如果軟體能減少外存的訪問次數(多使用暫存器變數、多使用內部CACHE等)、及時響應中斷(中斷往往是低電平有效並帶有上拉電阻)及其它爭對具體單板的特定措施都將對降低功耗作出很大的貢獻’