1.80 什么是平衡銅，他的作用是什么？

答：平衡銅，是在PCB上鋪的一些沒有網絡的網格銅皮，并沒有實質的電氣連接。在PCB板上鋪平衡銅的作用主要就是為了起平衡作用，防止PCB板發生翹曲。因為PCB板的疊層結構出現不對稱的時候，會出現這樣一種情況，其中某一層的銅會非常多，而相對應的層的銅很少，出現這種情況的時候。就會在銅箔相對于來說少的哪一層，來鋪上一些沒有網絡的銅箔，來增加銅箔的含量，這樣的銅箔我們就叫平衡銅，主要目的就是起平衡作用，達到讓疊層對稱，對稱的層銅箔的含量的盡量一致。

1.81 什么是PCB中的正片與負片，有什么區別？

答：正片，一般是pattern制程，其使用的藥液為堿性蝕刻。是在頂層和地層的的走線方法，用Polygon Pour進行大塊敷銅填充。其工藝為：需要保留的線路或銅面是黑色或棕色的，而不要部份則為透明的。經過線路制程曝光后，透明部份因干膜阻劑受光照而起化學作用硬化。顯影制程會把沒有硬化的干膜沖掉，然后在銅面上鍍錫鉛，然后去膜，接著用堿性藥水蝕刻去除透明的那部分銅箔，剩下的黑色或棕色底片便是我們需要的線路。

    負片，一般是tenting制程，其使用的藥液為酸性蝕刻。走線的地方是分割線，即生成負片之后整一層就已經被敷銅了，只需要分割敷銅，再設置分割后的網絡即可。其工藝為：需要保留的線路或銅面是透明的，而不要的部份則為黑色或棕色的。經過線路制程曝光后，透明部份因干膜阻劑受光照而起化學作用變得硬化。顯影制程會把沒有硬化的干膜沖掉，在蝕刻制程中，去除底片黑色或棕色的銅箔，去膜以后，剩下的底片透明的部份便是線路。

    PCB正片和負片是最終效果是相反的制造工藝。PCB正片的效果：凡是畫線的地方印刷板的銅被保留，沒有畫線的地方敷銅被清除。如頂層、底層…的信號層就是正片。

??PCB負片的效果：凡是畫線的地方印刷板的敷銅被清除，沒有畫線的地方敷銅反而被保留。Internal Planes層（內部電源/接地層）（簡稱內電層），用于布置電源線和地線。放置在這些層面上的走線或其他對象是無銅的區域，也即這個工作層是負片的。

1.82 什么叫做單點接地？

答：單點接地，工作頻率低（<1MHz）的采用單點接地式，即把整個電路系統中的一個結構點看作接地參考點，所有對地連接都接到這一點上，并設置一個安全接地螺栓，以防兩點接地產生共地阻抗的電路性耦合。多個電路的單點接地方式又分為串聯和并聯兩種，如圖1-51所示，由于串聯接地產生共地阻抗的電路性耦合，所以低頻電路最好采用并聯的單點接地式。為防止工頻和其它雜散電流在信號地線上產生干擾，信號地線應與功率地線和機殼地線相絕緣。且只在功率地、機殼地和接往大地的接地線的 安全接地螺栓上相連（浮地式除外）。更多關于單點接地的處理方法，可以到本書學習論壇“PCB聯盟網”免費下載資料學習。

 

圖1-51 單點接地分類示意圖

1.83 什么叫做跨分割，有什么壞處？

答：我們PCB中的信號都是阻抗線，是有參考的平面層。但是由于PCB設計過程中，電源平面的分割或者是地平面的分割，會導致平面的不完整，這樣，信號走線的時候，它的參考平面就會出現從一個電源面跨接到另一個電源面，這種現象我們就叫做信號跨分割。跨分割的現象如圖1-52所示。

跨分割，對于低速信號，可能沒有什么關系，但是在高速數字信號系統中，高速信號是以參考平面作為返回路徑，就是回流路徑。當參考平面不完整的時候，會出現如下影響：

? 會導致走線的的阻抗不連續；

? 容易使信號之間發生串擾；

? 會引發信號之間的反射；

? 增大電流的環路面積、加大環路電感，使輸出的波形容易振蕩；

? 增加向空間的輻射干擾，同時容易受到空間磁場的影響；

? 加大與板上的其它電路產生磁場耦合的可能性；

? 環路電感上的高頻壓降構成共模輻射源，并通過外接電纜產生共模輻射。

圖1-52 跨分割現象示意圖

1.84 什么是ICT測試點，設計要求有哪些？

答：ICT，In  Circuit  Tester，自動在線測試儀，是印制電路板生產中重要的測試設備，用于焊接后快速測試元器件的焊接質量，迅速定位到焊接不良的引腳，以便及時進行補焊。在PCB設計中，就需要在設計中添加用于ICT測試的焊盤。ICT測試可以檢測的內容有：線路的開短路、線路不良、元器件的缺件、錯件、元器件的缺陷、焊接不良等，并能夠并能夠明確指出缺點的所在位置。

一般來說,ICT常用的設計要求如下所示：

? ICT測試點焊盤大小直徑為40mil，最小不小于32mil；

? 測試點或者固定孔不能被障礙物擋，不能添加在元器件里面；

? ICT測試的是信號網絡，盡可能多地覆蓋網絡，最好100%的網絡，嚴格的會對器 件的空管腳也進行ICT測試；

? 測試點盡量在同一面，可以減小測試成本；

? 可用作測試的點包括：專用的測試焊盤、元器件管腳（常見的是通孔）、過孔；

? 測試點的測試焊盤要阻焊開窗；

? 測試點中心間距盡量不小于50mil，過近測試難度大，成本高；

? 測試點到PCB板邊的距離有一定的要求，推薦為100mil，最少要50mil。

1.85 什么是DC-DC電路？

答：DC-DC電路，指的是直流/直流轉換電路，主要的目的就是為了電壓的變換，通過開關變換的方式將直流變換成直流的電路，就被稱為DC-DC電路。DC-DC電路必須有調整管，調整管工作于開關狀態或者是線性放大狀態就決定了其工作方式。

DC-DC電路的應用領域很廣泛，應用于數字電路、電子通信設備、衛星導航、遙感遙測、地面雷達、消防設備和醫療器械教學設備等諸多領域。

DC-DC電路的優點有很多，如：功耗小、效率高、體積小、重量輕、可靠性高、自身抗干擾性強、輸出電壓范圍寬、模塊化功能強等等。

DC-DC電路可以分為以下三類：

? Buck Converter，降壓型DC-DC電路；

? Boost Converter，升壓型DC-DC電路；

? Buck- Boost Converter，降壓升壓型DC-DC電路。

1.86 什么是LDO電路？

答：LDO即low dropout regulator，是一種低壓差線性穩壓器，使用在其線性區域內運行的晶體管或 FET，從應用的輸入電壓中減去超額的電壓，產生經過調節的輸出電壓。所謂壓降電壓，是指穩壓器將輸出電壓維持在其額定值上下 100mV 之內所需的輸入電壓與輸出電壓差額的最小值。正輸出電壓的LDO（低壓降）穩壓器通常使用功率晶體管（也稱為傳遞設備）作為 PNP。這種晶體管允許飽和，所以穩壓器可以有一個非常低的壓降電壓，通常為 200mV 左右；與之相比，使用 NPN 復合電源晶體管的傳統線性穩壓器的壓降為 2V 左右。負輸出 LDO 使用 NPN 作為它的傳遞設備，其運行模式與正輸出 LDO 的 PNP設備類似。更新的發展使用 MOS 功率晶體管，它能夠提供最低的壓降電壓。使用 功率MOS，通過穩壓器的唯一電壓壓降是電源設備負載電流的 ON 電阻造成的。如果負載較小，這種方式產生的壓降只有幾十毫伏。

    低壓降（LDO）線性穩壓器的成本低，噪音低，靜態電流小，這些是它的突出優點。它需要的外接元件也很少，通常只需要一兩個旁路電容。新的LDO線性穩壓器可達到以下指標：輸出噪聲30μV，PSRR為60dB，靜態電流6μA（TI的TPS78001達到Iq=0.5uA），電壓降只有100mV(TI量產了號稱0.1mV的LDO)。LDO線性穩壓器的性能之所以能夠達到這個水平，主要原因在于其中的調整管是用P溝道MOSFET，而普通的線性穩壓器是使用PNP晶體管。P溝道MOSFET是電壓驅動的，不需要電流，所以大大降低了器件本身消耗的電流；另一方面，采用PNP晶體管的電路中，為了防止PNP晶體管進入飽和狀態而降低輸出能力， 輸入和輸出之間的電壓降不可以太低；而P溝道MOSFET上的電壓降大致等于輸出電流與導通電阻的乘積。由于MOSFET的導通電阻很小，因而它上面的電壓降非常低。

    LD0的四大關鍵數據是壓差Dropout、噪音Noise、電源抑制比（PSRR）、靜態電流Iq，所以我們在選擇應用LDO的時候，盡量結合這四大要素去進行選擇即可。 

1.87 什么是零歐姆電阻，它的作用有哪些？

答：零歐姆電阻又稱為跨接電阻器，是一種特殊用途的電阻，0歐姆電阻的并非真正的阻值為零，歐姆電阻實際是電阻值很小的電阻。正因為有阻值，也就和常規貼片電阻一樣有誤差精度這個指標。電路板設計中兩點不能用印刷電路連接，常在正面用跨線連接，這在普通板中經常看到，為了讓自動貼片機和自動插件機正常工作，用零電阻代替跨線。

零歐姆電阻的作用有如下幾種：

? 在電路中沒有任何功能，只是在PCB上為了調試方便或兼容設計等原因；

? 可作跳線使用，避免用跳針造成的高頻干擾（成為天線）；

? 在匹配電路參數不確定的時候，以0歐姆代替，實際調試的時候，確定參數，再以具體數值的元件代替；

? 0歐姆電阻實際是電阻值很小的電阻，想測某部分電路的耗電流的時候，接0歐姆電阻，接上電流表，這樣方便測耗電流，可用于測量大電流；

? 在布線時,如果實在布不過去了,也可以加一個0歐的電阻，當做跳線；

? 在高頻信號下，充當電感或電容（與外部電路特性有關）電感用，主要是解決EMC問題，如地與地，電源和IC焊盤之間；

? 單點接地，指保護接地、工作接地、直流接地在設備上相互分開,各自成為獨立系統；

? 做電路保護，充當低成本熔絲；

? 跨接時用于電流回路。當分割電地平面后，造成信號最短回流路徑斷裂，此時，信號回路不得不繞道，形成很大的環路面積，電場和磁場的影響就變強了，容易干擾/被干擾。在分割區上跨接0歐電阻，可以提供較短的回流路徑，減小干擾；

? 在數字和模擬等混合電路中，往往要求兩個地分開，并且單點連接。我們可以用一個0歐的電阻來連接這兩個地，而不是直接連在一起；

? 配置電路，一般產品上不要出現跳線和撥碼開關。有時用戶會亂動設置，易引起誤會，為了減少維護費用，應用0歐電阻代替跳線等焊在板子上。

1.88 對于PCB板的散熱，有哪些好的措施？

答：對于電子設備來說，工作時都會產生一定的熱量，使設備內部溫度迅速上升，如果不及時將該熱量散發出去，設備就會持續的升溫，器件就會因過熱而失效，電子設備的可靠性能就會下降。因此，對電路板進行很好的散熱處理是非常重要的，一般我們會采取如下措施：

? 通過PCB板本身散熱，隨著元器件集成化、小型化發展越來越快，我們需要提高與發熱元件直接接觸的PCB自身的散熱能力，通過PCB板傳導出去或散發出去；

? 對發熱量大的器件加上散熱片或者是導熱管，溫度如果還是降不下來，可采用帶風扇的散熱器，以增強散熱效果；

? 對于采用自由對流空氣冷卻的設備，最好是將集成電路（或其他器件）按縱長方式排列，或按橫長方式排列；

? 銅箔線路和過孔是熱的良導體，因此我們可以提高銅箔剩余率和增加導熱地過孔；

? 合理對元器件進行布局，發熱量小或耐熱性差的器件（如小信號晶體管、小規模集成電路、電解電容等）放在冷卻氣流的最上流（入口處），發熱量大或耐熱性好的器件（如功率晶體管、大規模集成電路等）放在冷卻氣流最下游；

? 對于大功率器件，盡量的靠近PCB板邊放置，以便減少這些器件工作時對其他器件溫度的影響；

? 設備內印制板的散熱主要依靠空氣流動，所以在設計時要研究空氣流動路徑，合理配置器件或印制電路板；

? 避免PCB上熱點的集中，盡可能地將功率均勻地分布在PCB板上，保持PCB表面溫度性能的均勻和一致。

1.89  PCB的驗收標準有哪些？

答：國外主要標準有：國際電工委員會（IEC）249和326系列標準；美國IPC 4010系列和IPC6010系列和IPC-TM-650標準以及軍標MIL系列標準；日本JPCA5010系列標準：英國的BS9760系列標準等。

我國有關印制板的標準分為國標、國軍標和行業標準三個系列，國標主要有：GB4721～4725等系列的材料標準；GB4588系列的產品和設計有關標準；GB4677系列的試驗方法標準。國軍標主要有：GJB 362A（總規范）和GJB2424(（基材）系列標準。行業標準主要有：SJ 系列標準（電子行業）和QJ 系列標準（航天行業）等。

國標GB4588系列標準中規定了印制板各項性能和要求，但是沒有質量保證要求；而IPC標準系列配套性好，適用性強，我國的PCB標準制修訂正向這方面努力。在IPC的印制板驗收標準中IPC－A－600F以驗收要求的圖解說明為主，圖文并茂，技術要求直觀，主要是說明了能直接觀察到的或通過放大和顯微剖切能觀察到的印制板內部和外部質量狀況，但是沒有通過其他方法測量的技術要求和質量保證條款；IPC－6011系列標準對印制板的各項技術要求全面，也有質量保證條款。所以本文將以印制電路的現行的國家標準GB4588系列及美國IPC6011系列和IPC－A－600F標準為基礎，對印制電路的性能及驗收要求作較為詳細的介紹，并著重說明了制定這些要求的目的，采用了600F的部分圖形，以供讀者能直觀地更好地理解標準，并起到拋磚引玉的作用，共同討論正確理解標準的原意。對于PCB設計師了解這些驗收標準，可以幫助設計時考慮PCB的可制造性，為設計時留有必要的工藝余量提供一些有用的參考數據。

1.90 如何區分高速、低速信號？

答：高速信號、低速信號的區分取決于以下兩個因素：

? 信號的有效頻率F；

? 信號走線的有效長度U。

一般來說，信號的有效頻率F約等于信號頻率的5倍，信號走線的有效長度等于U=(0.35/F)/D,其中D是PCB上的走線延遲,在FR4的材質中D約等于180，得出的結論就是在信號走線的長度小于有效長度的1/6，信號為低速信號；反之，信號為高速信號。

所以我們判定信號是否為高速、低速信號的步驟如下：

? 獲取信號的有效頻率與信號走線的長度；

? 計算出信號走線的有效長度；

? 比較信號長度與1/6有效長度的關系。

1.91 高速電路設計中電容的作用有哪些？

答：高速電路設計中電容的作用有如下幾個：

? 電荷緩沖池。電容的本質是儲存電荷與釋放電荷，當外界環境變化時，使得驅動器件的工作電壓增加或者減少時，電容可以通過積累或者釋放電荷來吸收這種變化，即將器件工作電壓的變化轉變為電容中電荷的變化，從而保持器件工作電壓的穩定；

? 高頻噪聲的重要泄放通路。高速運行的電路，時刻存在著狀態的改變，這些改變將在電路上產生大量噪聲干擾，我們需要將這些干擾泄放到相對穩定的地平面上，以免影響器件工作，因為電容在頻率較高時表現為低阻抗，所以可以作為泄放通路；

? 實現交流耦合。電容的天然特性就是通交流、阻直流的，所以可以實現交流的耦合、直流的隔離。

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