做智能車的那段時(shí)間我?guī)缀趺刻於家蜷_(kāi) Altium Designer 20 畫(huà)板、改板、盯 PCB。從一個(gè)只會(huì)畫(huà)兩層板的入門選手到后來(lái)能比較從容地把四層板交給板廠這個(gè)轉(zhuǎn)變是靠一塊一塊打樣“喂”出來(lái)的。如果你正拿著 AD20準(zhǔn)備給全國(guó)大學(xué)生智能車競(jìng)賽里的小車畫(huà)一塊四層板 PCB那這篇文章應(yīng)該能派上用場(chǎng)。我不打算講教科書(shū)式的“軟件操作流程”而是結(jié)合我自己走過(guò)的完整流程把四層板智能車 PCB 設(shè)計(jì)里最要命的幾個(gè)問(wèn)題聊透為什么必須上四層、層疊怎么定、布局怎么整、AD20 里有哪些細(xì)節(jié)必須注意以及板子打樣回來(lái)之后怎么排雷。內(nèi)容適合正準(zhǔn)備畫(huà)智能車主板的參賽隊(duì)員也適合剛接觸四層板、想拿智能車項(xiàng)目練手的硬件愛(ài)好者。1. 為什么智能車 PCB 要上四層板1.1 二層板和四層板差的不只是一倍的層數(shù)很多參賽隊(duì)伍起步都是用兩層板做智能車主板我也是這么過(guò)來(lái)的。兩層板便宜、簡(jiǎn)單、打樣快在課程設(shè)計(jì)里完全夠用。但真要把攝像頭、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電源、主控、編碼器接口全塞進(jìn)一塊巴掌大的板子里兩層板的問(wèn)題就會(huì)一個(gè)個(gè)冒出來(lái)地平面不完整、電源回路太長(zhǎng)、攝像頭模擬信號(hào)被電機(jī)干擾、板子稍微跑快一點(diǎn) MCU 就開(kāi)始復(fù)位。這些問(wèn)題在四層板上會(huì)緩解很多因?yàn)樗膶影逶谛盘?hào)層的正下方直接鋪了完整的地平面和電源平面。二層板不是不能做而是它需要你用大量經(jīng)驗(yàn)和技巧去“補(bǔ)課”。比如關(guān)鍵信號(hào)包地、電源線加寬、模擬地和數(shù)字地手動(dòng)單點(diǎn)連接這些操作本質(zhì)上都是在模擬四層板天生就具備的東西。四層板則把最難的“參考平面”問(wèn)題一次性解決了。信號(hào)層下面緊貼著一個(gè)完整的地平面信號(hào)回流路徑短、環(huán)路面積小輻射和干擾都明顯下降。電源平面和地平面之間形成的平板電容在高頻下就是天然的退耦電容對(duì)電機(jī)換向產(chǎn)生的毛刺、攝像頭數(shù)據(jù)線上的振鈴都有抑制作用。我見(jiàn)過(guò)不少隊(duì)伍在兩層板上花了很多時(shí)間調(diào)攝像頭圖像換到四層板之后同樣的電路、同樣的代碼圖像直接干凈了。這不是玄學(xué)是參考平面和回流路徑的功勞。對(duì)比維度二層板四層板地平面完整性不易保證需要手工處理內(nèi)部有完整地平面回流路徑天然短電源完整性依賴大電容和走線寬度電源平面地平面構(gòu)成平板電容高頻噪聲抑制更好EMC/抗干擾較弱模擬信號(hào)易受電機(jī)干擾強(qiáng)很多攝像頭和電磁傳感器信號(hào)更穩(wěn)定布線難度元件面和底面交叉走線容易繞暈信號(hào)層有兩層內(nèi)層做電源地頂層底層走線更從容成本低打樣便宜稍高但完全在可接受范圍適合場(chǎng)景簡(jiǎn)單的單片機(jī)控制板、傳感器小板混合信號(hào)板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模擬采集一體的主控板1.2 智能車板子對(duì) PCB 的真實(shí)需求智能車主板不是普通的單片機(jī)開(kāi)發(fā)板它是一塊典型的混合信號(hào)板電機(jī)是典型的大電流感性負(fù)載MCU 是數(shù)字邏輯攝像頭輸出的是模擬視頻信號(hào)或者高速數(shù)字信號(hào)電磁組還有一堆微伏級(jí)別的感應(yīng)電壓需要處理。這些信號(hào)全部擠在同一塊板上對(duì) PCB 的要求就非常明確了大電流要帶得動(dòng)小信號(hào)不能被干擾板子尺寸還不能太大不然車模重心和安裝都成問(wèn)題。先說(shuō)大電流這一塊。我用過(guò)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案無(wú)論是 BTN7971 全橋還是 IR2104 加 MOS 管正常跑起來(lái)電流大概在 1A 到 3A但遇到堵轉(zhuǎn)或者急加速瞬時(shí)電流沖到 5A 甚至 8A 都很正常。這樣的電流在 PCB 上不是隨便畫(huà)一根 0.5mm 的線就能解決的。電流大小直接決定走線寬度這個(gè)后面詳細(xì)說(shuō)。再說(shuō)小信號(hào)保護(hù)。攝像頭的模擬視頻信號(hào)本身就在 1V 左右如果走線旁邊正好有一根頻繁開(kāi)關(guān)的大電流線電磁耦合就會(huì)在視頻信號(hào)上疊加一串毛刺表現(xiàn)出來(lái)就是畫(huà)面上的橫條噪點(diǎn)嚴(yán)重的時(shí)候整個(gè)圖都花掉。電磁組的感應(yīng)線圈更是如此線圈輸出的有用信號(hào)非常弱PCB 上的任何一點(diǎn)噪聲都可能把有效信號(hào)淹沒(méi)。四層板的價(jià)值在這一刻體現(xiàn)得最明顯模擬信號(hào)走頂層底下是一整片地平面既不擔(dān)心信號(hào)被拉走也方便我用過(guò)孔把周圍的地牢牢固住。2. 四層板層疊怎么定決定了整塊板的性格2.1 經(jīng)典的“信號(hào)-地-電源-信號(hào)”層疊結(jié)構(gòu)四層板的層疊方案并不是隨便把四層銅疊在一起就完事疊層順序直接決定了板子的電磁兼容性能。我用的層疊是頂層走信號(hào)和放元件第二層做完整地平面第三層做電源平面底層走信號(hào)和放少量元件。也就是 Top-GND-Power-Bottom 的結(jié)構(gòu)。為什么地平面要放在第二層而不是電源平面放第二層原因很簡(jiǎn)單頂層是元件最密集、信號(hào)布線最多的層地平面緊貼頂層能給頂層的每條信號(hào)線提供最短的回流路徑。電流總是走阻抗最小的路徑也就是緊貼信號(hào)線的那個(gè)平面。如果第二層是電源平面信號(hào)的回流電流就只能通過(guò)電源平面繞一圈再回到地回流路徑變長(zhǎng)環(huán)路面積變大電磁輻射和串?dāng)_都會(huì)明顯上去。電源平面放在第三層還有另一個(gè)好處它和第二層地平面之間只隔了一層很薄的介質(zhì)相當(dāng)于形成了一個(gè)大面積的并行平板電容。這個(gè)電容在高頻下能提供非常低的阻抗對(duì)電源噪聲的吸收能力比單獨(dú)放幾個(gè) 100nF 的電容強(qiáng)得多。所以在四層板上即使你少放幾個(gè)去耦電容電源也不容易出問(wèn)題但我還是建議 MCU 附近該放的電容一個(gè)都別少那是另一層保險(xiǎn)。底層做信號(hào)層的時(shí)候要注意底層不一定能保證隨時(shí)有一整片地它會(huì)被信號(hào)線切開(kāi)。所以我的習(xí)慣是重要的模擬信號(hào)盡量放在頂層底層走一些不那么敏感的接口線、電源線或者干脆做輔助地平面。2.2 板厚、銅厚和阻抗下單前先算清楚四層板的默認(rèn)板厚一般是 1.6mm材料是 FR-4這個(gè)參數(shù)和大多數(shù)兩層板一致智能車主板上用 1.6mm 完全沒(méi)問(wèn)題。銅厚方面外層的頂層和底層一般做 1oz約 35um內(nèi)層的電源層和地層可以做 0.5oz 或者 1oz。我建議內(nèi)外都做 1oz原因后面講大電流線寬時(shí)會(huì)提到銅厚越厚同樣的線寬能過(guò)的電流越大對(duì)電機(jī)這種大電流場(chǎng)合更友好。這里要特別提醒四層板不是你去板廠直接下單就會(huì)自動(dòng)給你做好的。四層板的內(nèi)層是用半固化片壓合的不同板廠用的介質(zhì)厚度不同最終的導(dǎo)電層間距可能差不少。如果你板子上有需要控制阻抗的信號(hào)線比如攝像頭數(shù)據(jù)線、編碼器差分線那必須在打樣前找板廠要疊層參數(shù)然后根據(jù)實(shí)際的介質(zhì)厚度和銅厚去計(jì)算線寬和間距。我踩過(guò)的坑是直接在默認(rèn)雙層板經(jīng)驗(yàn)參數(shù)上隨手畫(huà)了一對(duì)差分線打樣回來(lái)測(cè)一下才發(fā)現(xiàn)阻抗偏了三十多歐編碼器信號(hào)在高速時(shí)直接丟脈沖。層作用常用銅厚Top元件、信號(hào)線、局部地銅1ozGND完整地平面1ozPower電源平面可分割1ozBottom信號(hào)線、少量元件1oz參數(shù)推薦值備注板厚1.6mm通用兼容大多數(shù)接線安裝板材FR-4智能車完全夠用沒(méi)必要上高速板材外層銅厚1oz保證大電流走線容量?jī)?nèi)層銅厚1oz電源平面和地平面的載流能力更穩(wěn)表面工藝沉金或噴錫沉金焊接性好成本略高阻焊顏色無(wú)所謂我習(xí)慣綠色調(diào)試方便3. 布局是四層板設(shè)計(jì)里最容易被低估的一步3.1 按功能分區(qū)把板子分成幾個(gè)“小區(qū)”很多人畫(huà) PCB 的習(xí)慣是從原理圖開(kāi)始一邊畫(huà)一邊擺元件哪里空就往哪里放。這在二層板上也許還能將就在四層板智能車主板上這種習(xí)慣會(huì)直接毀掉整塊板。四層板的優(yōu)勢(shì)建立在“地平面完整”和“分區(qū)合理”上面如果元件亂擺地平面被過(guò)孔打成篩子電源回路繞大圈那四層做的跟兩層沒(méi)區(qū)別。我拿到原理圖之后的第一件事是先不管具體連線把整塊板子按功能切成幾個(gè)區(qū)塊電源入口與大電流驅(qū)動(dòng)區(qū)、主控與數(shù)字邏輯區(qū)、模擬信號(hào)采集區(qū)、調(diào)試與接口區(qū)。這幾個(gè)區(qū)塊在物理位置上要提前規(guī)劃好再往里面填元件。電源入口和電機(jī)驅(qū)動(dòng)區(qū)放在板子的一側(cè)盡量靠近電池輸入插座和電機(jī)輸出插座這樣電池到驅(qū)動(dòng)的距離最短大電流回路面積最小。主控與數(shù)字邏輯區(qū)放在驅(qū)動(dòng)區(qū)的對(duì)面或者另一側(cè)避免 MCU 直接暴露在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)電磁干擾源附近。模擬信號(hào)采集區(qū)放在板子的前端或者靠近攝像頭接口的位置讓攝像頭排線入口到 MCU ADC 引腳的走線短而直中間少跨過(guò)數(shù)字線。調(diào)試與接口區(qū)放在板子邊緣OLED、按鍵、下載口、無(wú)線模塊都在這一帶方便調(diào)試時(shí)插拔。這樣的分區(qū)不是為了看著整齊而是讓每一類信號(hào)都有自己明確的“領(lǐng)地”在布線階段可以減少大量的串?dāng)_問(wèn)題。3.2 每個(gè)區(qū)塊里的元件擺放經(jīng)驗(yàn)分完區(qū)之后具體到每個(gè)區(qū)塊內(nèi)部也有不少門道。主控這里我習(xí)慣把 MCU 放在正中間然后以它為中心把晶振放在離時(shí)鐘引腳最近的一側(cè)去耦電容放在電源引腳旁邊越近越好。間距超過(guò)兩三毫米去耦效果就打折扣了因?yàn)檫^(guò)孔和走線本身的電感會(huì)抵消電容的作用。靠近 MCU 的地方盡量不要放電機(jī)驅(qū)動(dòng)這類大電流器件有時(shí)候是空間限制逼著放一起那至少用一條地線或者地平面隔離帶隔開(kāi)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)這一塊最需要注意的是散熱和電流路徑。BTN7971 或者 MOS 管在持續(xù)大電流下會(huì)發(fā)熱底下要放散熱過(guò)孔陣列而且周圍不要被走線擋住散熱氣流。大電流的輸入輸出走線盡量短粗我一般把電機(jī)輸出插座放在驅(qū)動(dòng)芯片旁邊兩三個(gè)焊盤的距離最好。攝像頭接口和電磁信號(hào)接口要放在模擬區(qū)并讓它們盡量靠近 MCU 的 ADC/編碼器輸入引腳。如果接口是可以活動(dòng)的比如攝像頭排線接口方向要朝向車頭方向方便走線不容易在裝車時(shí)彎折。我之前吃過(guò)一次虧把攝像頭接口放在板子尾部走線繞了大半個(gè)板子圖像信號(hào)被板上其他信號(hào)干擾后來(lái)重新改板才解決。3.3 地怎么分模擬地、數(shù)字地、功率地一個(gè)都不能亂智能車板上至少有三類地功率地 PGND電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電池回路、數(shù)字地 DGNDMCU、數(shù)字接口、模擬地 AGND攝像頭模擬信號(hào)、電磁傳感器。如果全部滿板鋪在一起剛開(kāi)始可能也能工作但穩(wěn)定性會(huì)很差。我的做法是在布局階段就把地的分區(qū)確定下來(lái)然后在 PCB 上把地平面分割成幾個(gè)區(qū)域它們只在電源入口附近的一點(diǎn)單點(diǎn)連接。單點(diǎn)連接通常用 0 歐電阻或者磁珠從功率地單點(diǎn)連接到數(shù)字地從數(shù)字地再單點(diǎn)連接到模擬地。這樣做的目的是讓電機(jī)的大電流不流經(jīng)模擬地和數(shù)字地避免地線上的電壓差影響到 ADC 采樣和攝像頭信號(hào)。如果你發(fā)現(xiàn)攝像頭圖像總是不穩(wěn)定先檢查你的模擬地是不是和功率地大面積重合了這種問(wèn)題在示波器上最難抓。四層板的地平面分割要注意一個(gè)原則分割線下面不能走跨越兩個(gè)區(qū)域的信號(hào)線。如果一根信號(hào)線從數(shù)字區(qū)走到了模擬區(qū)地平面又是斷開(kāi)的回流電流就只能繞很遠(yuǎn)信號(hào)完整性反而比不分割更差。所以分割之前要想清楚哪根線必須跨區(qū)那段區(qū)域的參考平面要保留。4. AD20 里做四層板智能車 PCB 的實(shí)操細(xì)節(jié)4.1 建工程、設(shè)層疊把 AD20 當(dāng)真正的工作臺(tái)用打開(kāi) Altium Designer 20文件菜單里新建一個(gè) PCB Project然后新建 PCB這件事很簡(jiǎn)單但之后的設(shè)置很多人沒(méi)做到位。進(jìn)入 PCB 編輯界面之后先別急著放元件先打開(kāi) Design → Layer Stack Manager把默認(rèn)的雙層結(jié)構(gòu)調(diào)整成四層。在層疊管理器里可以在 Top 和 Bottom 之間添加兩個(gè)內(nèi)部層然后給它們命名。我喜歡把第二層命名為 GND第三層命名為 POWER。為什么名字要先改好因?yàn)楹罄m(xù)布線和覆銅的時(shí)候這些名字會(huì)直接用在規(guī)則里。比如我設(shè)置地平面的時(shí)候只需要在覆銅的 Net 里選擇 GND 網(wǎng)絡(luò)AD20 就能自動(dòng)把整層鋪成地銅。如果圖省事用了默認(rèn)的 Internal Plane1 和 Internal Plane2后面自己都分不清哪層是哪層。層疊順序確認(rèn)之后再核對(duì)一下每層的銅厚和介質(zhì)厚度。如果板廠給了疊層參數(shù)最好直接寫(xiě)在層疊管理器的注釋里方便后面計(jì)算阻抗。AD20 自帶的阻抗計(jì)算器在 Layer Stack Manager 里就有輸入板廠提供的介質(zhì)介電常數(shù)和厚度能估算出單端和差分線寬這個(gè)值比網(wǎng)上隨便找的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)靠譜得多。4.2 規(guī)則設(shè)置線寬、間距、過(guò)孔一套配齊AD20 里規(guī)則設(shè)置是重中之重。我一般是按網(wǎng)絡(luò)類別來(lái)分組設(shè)置電源網(wǎng)絡(luò)、大電流網(wǎng)絡(luò)、普通信號(hào)網(wǎng)絡(luò)、模擬信號(hào)網(wǎng)絡(luò)、差分對(duì)網(wǎng)絡(luò)每一組都有不同的線寬和間距要求。大電流電源線的寬度我做過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單計(jì)算。1oz 銅厚下1mm 寬的走線大約能承載 1A 到 2A 的電流前提是走線不能太長(zhǎng)而且周圍有散熱條件?？紤]到智能車電機(jī)堵轉(zhuǎn)可以達(dá)到 5A 以上電池到電機(jī)驅(qū)動(dòng)的正負(fù)電源線我至少做到 2.5mm 以上如果板子空間允許直接做 3mm 甚至直接鋪銅。電機(jī)輸出線也是一樣能粗就粗不要摳那一點(diǎn)空間線細(xì)了發(fā)熱是小問(wèn)題壓降大了直接導(dǎo)致電機(jī)端電壓不足車子跑起來(lái)沒(méi)勁。規(guī)則項(xiàng)目推薦設(shè)置說(shuō)明普通信號(hào)線寬0.2mm - 0.3mmMCU 引腳、OLED、按鍵等低速信號(hào)時(shí)鐘/高速信號(hào)線寬0.3mm靠近 MCU 時(shí)鐘輸出盡量短攝像頭模擬線寬0.3mm包地處理信號(hào)完整旁邊加地線隔離差分對(duì)線寬/間距按阻抗計(jì)算常見(jiàn) 0.1mm/0.1mm編碼器差分信號(hào)電源線寬2.5mm 以上電池到驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)到電機(jī)地線盡量以平面為主一整個(gè)地平面四層板的靈魂間距方面AD20 默認(rèn)的安全間距是 0.2mm夠用。但如果你要控制阻抗的差分線間距就要按計(jì)算結(jié)果來(lái)不要為了省規(guī)則去手動(dòng)改。還有一個(gè)容易被忽略的規(guī)則過(guò)孔到走線的間距、過(guò)孔到焊盤的間距建議設(shè)置得保守一點(diǎn)不然板廠那邊工藝要求嚴(yán)格時(shí)DRC 會(huì)報(bào)一堆警告。過(guò)孔設(shè)置上普通信號(hào)過(guò)孔我喜歡用 0.3mm 內(nèi)徑、0.6mm 外徑這種尺寸四層板隨便打。電源和地網(wǎng)絡(luò)上的過(guò)孔可以放多幾個(gè)并聯(lián)起來(lái)降低電阻和電感。我習(xí)慣在 MCU 的地引腳附近打兩到三個(gè)地過(guò)孔讓底層的地和地平面充分連接甚至放幾組過(guò)孔陣列來(lái)連接電源平面和地平面給高頻回流電流提供近路。四層板上層與層之間的連接就靠過(guò)孔過(guò)孔少了地平面再完整也發(fā)揮不出來(lái)。4.3 布線順序和覆銅處理四層板的布線順序我建議是先把每個(gè)功能區(qū)塊里的連接關(guān)系理清楚再開(kāi)始走線不要從原理圖一生成網(wǎng)絡(luò)就開(kāi)始亂拉。我的實(shí)際順序是先走電源和地相關(guān)的短粗線再走模擬信號(hào)線然后走數(shù)字控制線最后處理覆銅。為什么先走電源和地因?yàn)榇箅娏髀窂揭蠖?、粗、直接?yīng)該在最開(kāi)始占據(jù)最優(yōu)的位置。模擬信號(hào)線要在旁邊沒(méi)有大電流線干擾的時(shí)候盡快確定走線路徑。數(shù)字線相對(duì)耐干擾放在最后走還好繞開(kāi)前面的關(guān)鍵區(qū)域。如果你反過(guò)來(lái)先走了密密麻麻的數(shù)字線等發(fā)現(xiàn)電源線沒(méi)地方走粗的時(shí)候就會(huì)想盡辦法穿行最后板子?xùn)|一塊西一塊都是瓶頸。覆銅也是四層板的重要一環(huán)。頂層和底層可以局部覆銅連接 GND但要注意不要因?yàn)楦层~把地分割得太碎。我一般讓頂層的地銅保持相對(duì)完整在信號(hào)線密集區(qū)不強(qiáng)求信號(hào)線稀疏區(qū)鋪一大片就好。內(nèi)部 POWER 層如果電壓不止一路則需要分割分割的原則是不要讓大電流區(qū)域的電源銅皮窄成一條線那樣等于給自己挖坑。還有一個(gè)技巧在板子邊緣和關(guān)鍵信號(hào)線周圍打過(guò)孔陣列也就是縫合過(guò)孔。這些過(guò)孔的作用是把頂層底層的地銅和內(nèi)部地平面連成一體形成一個(gè)“地籠子”對(duì)電機(jī)的輻射干擾能擋掉不少。攝像頭接口附近、電機(jī)驅(qū)動(dòng)附近、電源入口附近我至少各放一組縫合過(guò)孔實(shí)測(cè)對(duì)圖像穩(wěn)定有幫助。4.4 DRC 檢查和制板文件生成板子畫(huà)完之后別急著下單先跑一遍 Design Rule Check。AD20 的 DRC 能查出短路、間距、走線未連接等問(wèn)題。我每次改完板都會(huì)按一下 T 然后 R把錯(cuò)誤列表一個(gè)個(gè)過(guò)一遍。很多新人看到 DRC 報(bào)一堆錯(cuò)誤直接慌了其實(shí)要看嚴(yán)重級(jí)別Error 必須改Warning 可以結(jié)合實(shí)際情況判斷。比如一個(gè) Warning 說(shuō)某根電源線太細(xì)那必須去看但如果說(shuō)某個(gè)元件絲印超出板框那只是一個(gè)提示不影響電氣性能。DRC 通過(guò)之后生成 Gerber 文件。AD20 里用 File → Fabrication Outputs → Gerber Files格式選擇 RS-274X然后勾選你要輸出的層Top Layer、Bottom Layer、Top Overlay、Bottom Overlay、GND 層、POWER 層、所有鉆孔層。生成完之后還要檢查一遍每一層里有沒(méi)有多余的東西比如絲印壓到了焊盤、板框線有沒(méi)有丟失。我吃過(guò)一次虧第一次打四層板時(shí)鉆孔文件沒(méi)選全板廠打電話過(guò)來(lái)問(wèn)鉆孔文件在哪才反應(yīng)過(guò)來(lái)。所以現(xiàn)在每次生成完 Gerber我都會(huì)用板廠提供的在線預(yù)覽工具先看一眼確認(rèn)層數(shù)和孔位都對(duì)再打包發(fā)出去。5. 板子回來(lái)后常見(jiàn)問(wèn)題與排查技巧實(shí)錄5.1 上電復(fù)位、程序跑飛先從電源查起四層板打樣回來(lái)焊接完第一件事就是上電測(cè)試。最常見(jiàn)的問(wèn)題不是程序 bug而是板子一通上電 MCU 就復(fù)位或者跑一會(huì)就死機(jī)。遇到這種情況我第一反應(yīng)不是查代碼而是查電源。先用萬(wàn)用表量一下電池電壓進(jìn)來(lái)之后DCDC 輸出是否穩(wěn)定在 5VLDO 輸出的 3.3V 有沒(méi)有跌落。電機(jī)驅(qū)動(dòng)那邊的電壓檢測(cè)點(diǎn)在電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)電壓不能掉得太多。如果 DCDC 輸入端電壓在電機(jī)啟動(dòng)瞬間被拉低明顯那就說(shuō)明輸入端的儲(chǔ)能電容不夠。我一般在電池入口放一個(gè)大容量的電解電容比如 470uF 或 1000uF并且在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電源腳再加一個(gè)較小的陶瓷電容把高頻噪聲也吸收掉。這個(gè)組合比單純加一個(gè)大電容效果好很多因?yàn)榇箅娙萦械刃Т?lián)電感高頻時(shí)表現(xiàn)并不理想小陶瓷電容正好補(bǔ)上高頻段。如果電源本身正常但 MCU 還是復(fù)位那就查復(fù)位引腳和看門狗。上電瞬間的毛刺可能觸發(fā) BOD 復(fù)位這時(shí)候可以適當(dāng)加大復(fù)位電容把復(fù)位電平保持時(shí)間長(zhǎng)一點(diǎn)。另外檢查一下 3.3V 的穩(wěn)壓輸出到 MCU 供電腳之間的走線是不是太細(xì)導(dǎo)致 MCU 峰值電流把電壓拉下來(lái)了。5.2 攝像頭花屏、畫(huà)面有橫紋問(wèn)題往往在地和走線攝像頭圖像問(wèn)題在智能車調(diào)試?yán)锓浅＝?jīng)典。如果圖像是干凈但偶爾閃橫條優(yōu)先懷疑的是模擬信號(hào)線受到了干擾。檢查攝像頭排線接口到 MCU 之間的走線有沒(méi)有和大電流電源線平行走較長(zhǎng)距離。如果平行段超過(guò)了 1cm在四層板上也容易耦合噪聲。解決辦法是讓模擬信號(hào)線盡量短并且兩側(cè)用包地線圍住包地線每隔一段距離打過(guò)孔到地平面?；ㄆ吝€有一種典型原因攝像頭接口的地和 MCU 的地不是同一個(gè)地網(wǎng)絡(luò)或者模擬地沒(méi)有做好單點(diǎn)連接。我之前遇到一個(gè)情況攝像頭排線是 8 根線其中地線只有一根細(xì)線在電機(jī)加速瞬間地電位被拉偏畫(huà)面直接橫條紋。后來(lái)我把排線座旁邊的地通過(guò)多個(gè)過(guò)孔和地平面連牢問(wèn)題消失?，F(xiàn)在我做板子攝像頭接口的每根信號(hào)線旁邊都盡量配一根地線排線接口處的地焊盤周圍放一圈過(guò)孔保證地連接的低阻抗。如果是數(shù)字?jǐn)z像頭輸出 MIPI 或者 DVP 高速信號(hào)花屏可能就是阻抗不匹配或者連接線太長(zhǎng)。DVP 數(shù)據(jù)線并行走線時(shí)等長(zhǎng)控制很重要。我在 AD20 里會(huì)對(duì)攝像頭的數(shù)據(jù)線做等長(zhǎng)調(diào)節(jié)蛇形走線補(bǔ)償長(zhǎng)度差把時(shí)序余量拉回來(lái)。這個(gè)操作用到的工具是 Interactive Length Tuning在布線菜單里非常實(shí)用。5.3 編碼器讀數(shù)跳變、電機(jī)不轉(zhuǎn)先量焊接和驅(qū)動(dòng)編碼器信號(hào)不穩(wěn)定、讀數(shù)亂跳是智能車調(diào)轉(zhuǎn)向時(shí)最頭疼的問(wèn)題之一。如果是差分編碼器檢查差分對(duì)走線的阻抗和等長(zhǎng)。如果只是普通正交編碼信號(hào)那就查信號(hào)線上有沒(méi)有串入干擾。編碼器線不能和電機(jī)輸出線扎在一起在 PCB 上也不能讓編碼器的走線貼著電機(jī)驅(qū)動(dòng)的功率走線長(zhǎng)距離并行。電機(jī)不轉(zhuǎn)的情況先量驅(qū)動(dòng)芯片的供電腳有沒(méi)有電再量邏輯輸入端的電平正不正常。很多時(shí)候是電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的使能腳沒(méi)拉高或者 PWM 引腳虛焊。如果電機(jī)抖動(dòng)但不轉(zhuǎn)檢查是不是上下橋臂同時(shí)導(dǎo)通了這就要看驅(qū)動(dòng)邏輯和 PWM 死區(qū)設(shè)置PCB 層面能做的就是確保驅(qū)動(dòng)芯片周圍的大電流回路短粗沒(méi)有明顯的壓降。5.4 四層板打樣與焊接的工藝避坑最后說(shuō)幾個(gè)四層板生產(chǎn)上的坑。第一個(gè)坑是過(guò)孔沒(méi)有做蓋油處理。四層板如果過(guò)孔是普通通孔焊接的時(shí)候錫會(huì)順著過(guò)孔流到另一邊造成虛焊或者短路。我習(xí)慣把焊盤上的過(guò)孔做“過(guò)孔蓋油”也就是讓阻焊油堵住過(guò)孔避免吃錫。在 AD20 里可以在 Properties 面板里設(shè)置過(guò)孔的 tenting 屬性。第二個(gè)坑是散熱過(guò)孔太多導(dǎo)致焊接困難。電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片底下如果打了一堆連接地平面的過(guò)孔焊接時(shí)散熱非?？旌稿a很難融化容易虛焊。解決辦法是焊接的時(shí)候提高烙鐵溫度或者用熱風(fēng)槍輔助批量焊接則可以考慮回流焊。也可以把這些過(guò)孔設(shè)置成不直接裸露焊盤的蓋油過(guò)孔散熱影響會(huì)小一點(diǎn)。第三個(gè)坑是拼板和郵票孔。如果只做一塊四層主控板尺寸又不大板廠打樣可能需要拼板才能達(dá)到最低面積。拼板時(shí)如果加了郵票孔注意郵票孔的位置不要切到走線和元器件不然回來(lái)分板時(shí)容易切壞線路。我一般下單前會(huì)在 CAD 軟件里用板框文件檢查一遍郵票孔和元件位置或者干脆選擇讓板廠自動(dòng)拼板回來(lái)自己手動(dòng)掰留足安全間距。寫(xiě)在最后這塊四層板從最初的四層設(shè)置、層疊選擇到布局、布線、覆銅再到打樣回來(lái)一點(diǎn)點(diǎn)調(diào)整個(gè)過(guò)程我現(xiàn)在回想起來(lái)最值錢的并不是軟件操作而是對(duì)“電流和信號(hào)”的敬畏。PCB 上的每一根線本質(zhì)上都是你在為電流和信號(hào)安排路徑電流走不順、信號(hào)回不好后面調(diào)車就會(huì)一直還債。如果你現(xiàn)在正準(zhǔn)備畫(huà)自己的第一塊智能車四層板我的建議是先別急著畫(huà)圖先把車模上的硬件模塊擺一遍想清楚誰(shuí)是大電流、誰(shuí)是小信號(hào)、地怎么分、回路怎么走然后再打開(kāi) AD20。板子畫(huà)得慢一點(diǎn)沒(méi)關(guān)系打樣回來(lái)的成功率比速度重要得多。