很久以前，在較低的頻率和離散的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)布線的“舊時(shí)代”中，構(gòu)建物理電路最需要的是原理圖，完善的BOM表，以及可能在施工前完成的相關(guān)裝配圖。就是這樣基本原理圖顯示了電路組件之間的互連，并且經(jīng)常有一些有用的注釋，例如“不要將組件x放置在組件y附近”。所構(gòu)建的電路存在電線布線和線束問(wèn)題，這些問(wèn)題是切實(shí)而直接的。

那些日子已經(jīng)一去不復(fù)返了，PCB現(xiàn)在統(tǒng)治著我們的世界。這些PCB從低端消費(fèi)產(chǎn)品的廉價(jià)，單面，穿孔酚醛板到多層，薄走線，緊密走線間隔以及層間無(wú)數(shù)通孔的電路板。在這里，值得一提的是，via代表垂直互連訪問(wèn)，但是如今很少被說(shuō)明。

沒(méi)有這些密集的板及其功能，我們將陷于困境。就這么簡(jiǎn)單。較小的組件導(dǎo)致更緊密的電路板，而較緊的電路板則支持越來(lái)越小的組件?，F(xiàn)在，無(wú)源和有源組件的側(cè)面尺寸通常只有幾毫米甚至更少。

PCB散熱問(wèn)題

這些高密度PCB存在嚴(yán)重的散熱和RF問(wèn)題。幸運(yùn)的是，這里有可用的幫助。最近，我看到了道格拉斯·布魯克斯（Douglas Brooks）和約翰內(nèi)斯·亞當(dāng)斯（Johannes Adam）所寫(xiě)的一本新書(shū)，標(biāo)題為“通孔，走線電流和溫度的PCB設(shè)計(jì)指南”，無(wú)廢話（Artech House，ISBN 978-1-63081-860-9） 。這本占地246頁(yè)的重磅書(shū)告訴您與PCB走線和布局相關(guān)的散熱問(wèn)題。

這本書(shū)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了基礎(chǔ)知識(shí)，可以無(wú)意間引起董事會(huì)設(shè)計(jì)者的內(nèi)心和恐懼。如果您對(duì)與PCB走線有關(guān)的熱問(wèn)題的了解始于重要的行業(yè)指南“ IPC-2152：確定印刷電路板設(shè)計(jì)中的載流量的標(biāo)準(zhǔn)”，則您需要更加了解，因?yàn)樵摌?biāo)準(zhǔn)僅僅是冰山一角。

本書(shū)涵蓋的眾多問(wèn)題包括敏感性分析，顯示了當(dāng)操作環(huán)境變化時(shí)會(huì)發(fā)生什么。這包括對(duì)相鄰跡線和平面的影響，跡線長(zhǎng)度的變化和熱梯度的存在，以及定影問(wèn)題和跡線過(guò)載的后果。它還考察了眾所周知的走線和過(guò)孔電壓降的影響，直角附近的熱效應(yīng)以及如何覆蓋頻率效應(yīng)。

PCB走線的“定影”問(wèn)題會(huì)引起個(gè)人共鳴。許多年前，在進(jìn)行一個(gè)項(xiàng)目時(shí)，我們有載有10 A直流母線的電路板走線，除了在一個(gè)小地方外，它們的尺寸相對(duì)于該電流而言都是保守的。電路板設(shè)計(jì)人員/版圖設(shè)計(jì)人員手動(dòng)將軌跡“縮頸”到幾毫米的細(xì)頭發(fā)上，這樣它就可以“潛入”一個(gè)更大的組件。幾個(gè)月后，我們?cè)谥绷?a target="_blank">電源分配樹(shù)上出現(xiàn)了隨機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)故障。

長(zhǎng)話短說(shuō)：由于電流和持續(xù)時(shí)間，工作環(huán)境以及其他因素的影響，I2R在現(xiàn)場(chǎng)和開(kāi)路時(shí)的隨機(jī)耗散會(huì)導(dǎo)致痕跡的細(xì)小條充當(dāng)保險(xiǎn)絲。花費(fèi)了一段時(shí)間來(lái)縮小范圍并跟蹤問(wèn)題（預(yù)期的雙關(guān)語(yǔ)）。幸運(yùn)的是，返修很容易：將一根細(xì)的跳線與變細(xì)的導(dǎo)線平行焊接到板上，從而完全解決了問(wèn)題。

PCB上的RF問(wèn)題

當(dāng)然，PCB絕不只是帶有直流電的走線和平面；它的作用還不止于此。還有一個(gè)RF世界，其時(shí)鐘和頻率跨越數(shù)百兆赫茲和千兆赫茲。具有諷刺意味的是，RF和DC世界確實(shí)重疊，因?yàn)楦鞣N類型的寄生蟲(chóng)和電流路徑直接影響RF性能并使模型復(fù)雜化，而這種情況的真實(shí)模型具有挑戰(zhàn)性。

重合這本書(shū)，我碰到一個(gè)PowerPoint演示文稿想出了一個(gè)溫和的，幾乎是無(wú)辜的標(biāo)題“的‘勤’神話”，由布魯斯·Archambeault博士，IBM杰出工程師和電子工程師協(xié)會(huì)會(huì)員。盡管由于其2007年的日期而顯得有些古老，但這種可讀性強(qiáng)，清晰易懂的演示文稿的課程是永恒的??，并且在今天尤為重要。盡管有105張幻燈片，但它從來(lái)沒(méi)有讓人感到不知所措，因?yàn)樗群?jiǎn)單又不簡(jiǎn)單。網(wǎng)上有許多不同形式和長(zhǎng)度的類似演講，這是我閱讀過(guò)的最好的演講之一。

電磁，趨膚效應(yīng)，電感，接地和返回電流路徑這五個(gè)主要部分中的每一個(gè)都具有足夠的背景知識(shí)和理論來(lái)滿足所需的上下文，并具有實(shí)用的解釋和清晰，內(nèi)容豐富且精巧的插圖。甚至還有一些幽默的幽默，對(duì)于這個(gè)話題來(lái)說(shuō)這并不容易。有些要點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，但值得重復(fù)，而其他要點(diǎn)則不太明顯（圖2）。

圖2電流的簡(jiǎn)單圖清楚地提醒了由于設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程的壓力而忽略了基本規(guī)則。（圖片來(lái)源：布魯斯·阿坎博特）

我對(duì)這兩種資源特別感興趣的是，它們不涉及復(fù)雜的分析，深層物理學(xué)或密集的數(shù)學(xué)。本書(shū)和PowerPoint演示都體現(xiàn)了“返璞歸真”的觀點(diǎn)，并擴(kuò)大了重述和對(duì)基礎(chǔ)的提醒，提供了更新的觀點(diǎn)，使設(shè)計(jì)師在“紙上”設(shè)計(jì)變得切實(shí)時(shí)需要注意什么。

很容易陷入高階場(chǎng)和微分方程中，但對(duì)于固體工程而言，IR壓降，I2R耗散，熱基本原理，阻抗和電流路徑的基礎(chǔ)很重要，因此要在良好和可靠的設(shè)計(jì)之間進(jìn)行區(qū)別而不是邊緣的或更差的。畢竟，對(duì)于性能良好的產(chǎn)品而言，完美的原理圖和無(wú)bug的軟件（至少是有bug的軟件）是必需的，但還不夠。

您是否曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)PCB跡線尺寸和散熱問(wèn)題或DC和RF返回電流之類的基礎(chǔ)知識(shí)，成為使設(shè)計(jì)合格的最大“頭痛”？您是否早就體會(huì)到了挑戰(zhàn)，卻努力說(shuō)服其他人解決問(wèn)題的可能性？
編輯：hfy