在上一篇文章中，我詳細介紹了如何為測斜儀子系統創建myschematic設計。在本文中，我們將討論流程中的下一步：電路板布局。

我們在本文中列出的最終版

沒有兩個設計師會創建相同的布局，很少有設計師會以相同的方式布置相同的原理圖兩次。

每個都有多個競爭考慮因素PCB設計，有時候小錯誤只能保留，因為修復移動部件，通孔或走線后發生的級聯變化需要很長時間。引用詩人保羅·瓦列里的話說，“除非出現疲勞，滿足感，需要交付或死亡等事故，否則工作永遠不會完成。”

考慮到這一點，讓我們來看看看看我們如何從這些原理圖中走出來：

對于PCB設計來說這個：

隔離電壓基準IC

讓我們開始吧帶電壓基準IC，LT1027LS8。正如我們在前一篇文章中所討論的那樣，該IC要求使用三個或最好四個槽來將PCB的部分與電路板的其余部分熱隔離和機械隔離。

電壓參考的熱隔離是重要的是減輕塞貝克效應或熱電偶效應。任何時候兩種不同的金屬（或半導體）的接觸點都被加熱，在結點之間就會產生電位差。電壓可能很小，但對于敏感設備（例如電壓參考），它可能足以干擾電路。

那么我們如何在設計中解決這個問題？

解決方案是在電路板的敏感區域周圍產生較少的熱量，在這種情況下，切入PCB的插槽限制了數量可以從電路板的其他部分遷移的熱能。此外，直接在器件下方移除電源和接地層將有助于防止熱量從連接到PCB其余部分的電路板的狹窄區域流入器件。

LT1027LS8數據表（上面鏈接）也可選擇推薦聚酯電容器以降低噪音。我選擇將電容器延伸到切入電路板的其中一個插槽中，以保護受保護的切口區域盡可能小。電學上這種方法很好;機械地，這可能會產生一個應力點，但我沒有進行有限元分析（FEA）來確定多少。

數據表推薦的另一個解決方案是保護環，用于保持輸出精度。

什么是護環？

焊接掩模，也稱為阻焊劑，在電路板制造過程結束時放在印刷電路板上。它有助于防止銅的氧化，并阻止在電路板組裝期間緊密間隔的焊盤之間的焊橋。阻焊劑是非常好的絕緣體;但是，如果銅的相鄰位之間存在電位差，則仍然允許一些少量電流流動（在皮安范圍內）。在某些情況下，如果需要極高的精度，則需要將這些泄漏電流最小化。

普遍接受的解決方案是包括一個保護環。保護環保持與您要保護的銅部件大致相同的電位。

您可以在下圖中看到我用于此設計的保護環。

PCB的保護環部分

在我們的案例中，參考電壓的NR（降噪）引腳保持在4.4V，因此電阻分壓器（R11，R12）用于產生相同的電壓。電阻分壓器連接到NR節點周圍的走線。

由于保護環與NR節點處于相同的電位，因此沒有電流流入或流出NR引腳。去除保護環周圍的阻焊劑進一步防止電流從保護環泄漏到周圍的銅中。為防止銅氧化，應用少量焊料覆蓋走線。

R10（上圖中未顯示）是一個小型10kΩ微調電位器，用于對輸出進行微小改動電壓。 C18和C19是去耦電容。

保護信號路徑

我布置了測斜儀的兩個模擬輸出信號，使它們具有相同的跡線長度，使用圓角，并用通孔縫合包圍痕跡。這些功能不是必需的，但它們很容易合并，如果它們在信號質量方面提供了很小的改進，那將是值得的。

查看信號痕跡

信號走線遇到R8和R9，5.11kΩ0.1％電阻，構成第一個低通濾波器的一部分。這些電阻器的封裝尺寸剛好足以允許保護走線在焊盤之間通過。保護走線連接到緩沖器的輸出，減少了（已經很低）通過阻焊膜的漏電流。這對于這塊電路板來說是完全矯枉過正的，但保護環是免費的，我試圖盡我所能來最大化測斜儀測量的精度。

只使用兩個緩沖通道，所以另外兩個根據數據表推薦的輸出通道浮動，輸入通道連接到2.5V。將輸出連接到2.5V是路由便利性的問題，盡管輸入電壓接近0到5 V電源范圍的中間電壓肯定不會傷害任何東西。

從那里，傳感器信號遇到由R3，R4，C6，C7和C8組成的第二低通濾波器; AD8244的數據表推薦使用此濾波器。

第二個低通濾波器（R3，R4，C6，C7和C8）顯示在圖像的頂部。

通過后在濾波器中，信號最終到達逐次逼近寄存器ADC，后者將信號數字化并將結果數據通過SPI傳遞給MSP430。在較大的PCB中，MSP430可能放置在ADC旁邊，然后是CP2102N。但是，MSP430和CP2102N可以產生熱量，在這種設計中，它們被放置在電路板的相對邊緣。

電路板層注意事項

正如我在完整的項目文章中所提到的，該電路板有四層：兩個用于組件和信號的外層，一層用于接地，一層用于混合功率。

頂層

該板的頂層還有許多模擬和數字信號線，以及作為一個大的銅澆注連接到多層接地網與各種過孔。

PCB的頂層

第二層

PCB的第二層有9-12VDC輸入網（紅色），地網（深綠色），2.5VDC網（光）綠色）和3.3V凈（橙色）。該層演示了幾個影響設計質量的決策。

從9-12VDC輸入網（紅色）開始，您將看到排除使網絡無法填充四個機械切口之間的區域。這樣做是為了滿足電壓參考的數據表建議。去除銅會降低耦合到電壓參考電路的噪聲量，并且還會阻止其他組件產生的熱量傳遞。

地網多邊形（深綠色）添加到電路板的這一層，以防止3.3V網絡的噪聲耦合到信號線。這可以確保頂層的信號具有盡可能低的噪聲。

最后，3.3V網絡（橙色）。您會注意到左側有一個大的陰影填充物。這樣可以降低3.3V銅澆注和MSP430電容式觸摸線之間的電容耦合。對于USB走線，電路板右側還有一個小的陰影填充。

第三層

PCB的第三層是一個大的地面澆筑。 MSP430電容式觸摸線和USB數據線再次出現陰影填充，但除此之外該層也相當不起眼。

第四層

該層包含MSP430，CP2102N和LDO。這些是最有可能產生熱量的電路部分。將它們放置在電路板的底部，以便在需要時，它們可以通過導熱膏連接到鋁載體上的突起以便散熱。我將載體設計為牢固安裝測斜板的方法。

最后，我不認為這種PCB設計是最佳的。但是，它是一個功能設計，并結合了有趣的布局技術，您可能會發現這些技術對于未來的項目非常有用。