PCB設(shè)計總結(jié)

      smtsh.cn/ target=_blank class=infotextkey>上海pcb設(shè)計公司-緯亞電子：一. PCB板框設(shè)計 1. 物理板框的設(shè)計一定要注意尺寸精確，避免安裝出現(xiàn)麻煩，確保能夠?qū)?a href=http://www.breakdownplastic.cn/pcb/ target=_blank class=infotextkey>電路板順利安裝進(jìn)機(jī)箱，外殼，插槽等。 2. 拐角的地方(例如矩形板的四個角)好使用圓角。一方面避免直角，尖角刮傷人，另一方面圓角可以減輕應(yīng)力作用，減少PCB板因各種原因出現(xiàn)斷裂的情況。 3. 在布局前應(yīng)確定好各種安裝孔(例如螺絲孔)及各種開口，開槽。一般來說，孔與PCB板邊緣的距離至少大于孔的直徑。 4. 當(dāng)電路板的面積大于200 x 150 mm時，應(yīng)重視該板所受的機(jī)械強(qiáng)度。從美學(xué)角度來看，電路板的佳形狀為矩形。寬和長之比好是黃金比值0.618(黃金比值的應(yīng)用也是很廣的)。實際應(yīng)用時可取寬和長為2:3或3:4等。 5. 結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計要求(尤其是批量生產(chǎn))，綜合考慮PCB板的尺寸大小。尺寸過大，印刷銅線過長，阻抗增加，抗噪聲能力下降;尺寸過小，散熱不好，線距不好控制，相鄰導(dǎo)線容易干擾。 6. 一般來說，板框的規(guī)劃是在KeepOutLayer層進(jìn)行。 二.PCB板布局設(shè)計 元件布置是否合理對整板的壽命，穩(wěn)定性，易用性及布線都有很大的影響，是設(shè)計出優(yōu)秀PCB板的前提。不同的板的布局各有其要求和特點(diǎn)，但當(dāng)中不乏一些通用的規(guī)則，技巧?，F(xiàn)詳細(xì)介紹給DIYer，希望能夠從中提高DIYe的技能水平。 1. 元件的放置順序 ① 一般來說，首先放置與整板的結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)的且固定位置的元件。比如常見的電源插座，開關(guān)，指示燈，各種有特殊位置要求的接口(連接件之類)，繼電器等，并且不要與PCB板中的開孔，開槽相沖突，位置要正確。放置好后，好用軟件的鎖定功能將其固定。 ② 接著放置體積大的元件和核心元件以及一些特殊的元件。例如變壓器等大元件，集成電路，處理器等核心IC元件，發(fā)熱元件等。這些元件會隨著布線的考慮有所移動，因此是大致的放置，更不用鎖定。 ③ 后放置小元件。例如阻容元件，輔助小IC等。 2. 注意點(diǎn) ① 原則上所有元件都應(yīng)該放置在距離板邊緣3mm以上的地方。尤其在大批量生產(chǎn)時的流水線插件和波峰焊，此舉是要提供給導(dǎo)軌槽使用的，同時可以防止外形切割加工時引起邊緣部分缺損。 ② 要重視散熱問題。 對于一些大功率的電路，應(yīng)該將其發(fā)熱嚴(yán)重的元件(如功率管，高功率變壓器等)盡量分布在板的邊緣，便于熱量散發(fā)，不要過于集中在一個地方。總之要適當(dāng)，尤其在一些精密的模擬系統(tǒng)中，發(fā)熱器件產(chǎn)生的溫度場對一些放大電路的影響是嚴(yán)重的。除了保證有足夠的散熱措施外，一些功率超大的部分建議做成一個單獨(dú)的模塊，并作好隔熱措施，避免影響后續(xù)信號處理電路。還有一點(diǎn)，電解電容不要離熱源太近，以免電解液過早老化，壽命劇減。熱敏元件切忌靠近熱源! ③ 注意元件的重量問題。對于一些較重的元件，建議設(shè)計成用支架固定，然后焊接。一些又大又重且發(fā)熱多的元件，不應(yīng)直接安裝在PCB板上，而應(yīng)考慮安裝在機(jī)箱底版上。 ④ 重視PCB板上高壓元件或?qū)Ь€的間距。 若要設(shè)計的電路板上同時存在高壓電路和低壓電路，則器件之間或?qū)Ь€之間就可能存在較高的電位差。此時應(yīng)將它們分開放置，加大導(dǎo)線的間距，以免放電引起意外短路。還應(yīng)注意帶高壓的器件應(yīng)布置在人手不易觸及的地方。 ⑤ 擺放元件時，注意焊盤不要重疊，或相碰，避免短路。還有，焊盤重疊放置，在鉆孔時會在一處地方多次鉆孔，易導(dǎo)致鉆頭斷裂，焊盤和導(dǎo)線都有損傷。 ⑥ 注意元件擺放不要與定位孔，固定支架等有空間沖突。元件應(yīng)與定位孔，固定支架等保持適當(dāng)?shù)木嚯x，空間，避免安裝沖突。 ⑦ 注意電路中用于調(diào)節(jié)的器件(例如電位器，可調(diào)電容器，微動，撥動開關(guān)等)。在布局時應(yīng)充分結(jié)合整機(jī)結(jié)構(gòu)要求來布置:若只在機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)，則應(yīng)放置在方便調(diào)節(jié)的地方;若是機(jī)外面板調(diào)節(jié)，則應(yīng)配合面板旋鈕的位置來布局。 3. 布局技巧 ① 對照、結(jié)合原理圖，以每個功能電路的核心元件(通常是IC芯片)為中心，其他阻容元件等圍繞它展開布局。元件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地布置，不僅要考慮整齊有序，更要注重稍候布線的優(yōu)美流暢性。 ② 按照電路的流程合理布置各子功能電路，使信號流暢，并使信號盡可能保持一致的方向。 ③ 盡量縮短相關(guān)元件之間的連線距離，特別是高頻元件間的連線距離，減少它們的分布參數(shù)。例如振蕩電路元件應(yīng)盡可能靠近。 ④ 一般盡可能使元件平行對齊排列，避免橫七豎八。這樣不但美觀，而且便于安裝焊接，批量生產(chǎn)。 ⑤ 輸入和輸出元件應(yīng)當(dāng)盡量遠(yuǎn)離。容易相互干擾的元件不能挨得太近。 ⑥ 合理區(qū)分模擬電路部分，數(shù)字電路部分，噪聲產(chǎn)生嚴(yán)重的部分(如繼電器火花，大電流、高壓的開關(guān))。設(shè)法優(yōu)化調(diào)整它們的位置，使相互間的信號耦合小，減少電磁干擾。例如盡可能讓電機(jī)、繼電器與敏感的單片機(jī)遠(yuǎn)離。 ⑦ 強(qiáng)信號與弱信號，交流信號與直流信號要分開設(shè)置隔離。 ⑧ 在布線前應(yīng)檢查確定好各類元件的焊盤大小。若在布完線后，再修改焊盤的大小，則極易引起焊盤與導(dǎo)線或焊盤與焊盤的間距問題，嚴(yán)重時造成短路! 三 .PCB板布線設(shè)計 1. 注意點(diǎn) ① 輸入和輸出的導(dǎo)線應(yīng)避免相鄰、平行，以免發(fā)生回授，產(chǎn)生反饋耦合?？梢缘脑拺?yīng)加地線隔離。 ② 布線時盡量走短、直的線，特別是數(shù)字電路高頻信號線，應(yīng)盡可能的短且粗，以減少導(dǎo)線的阻抗。 ③ 遇到需要拐角時，高壓及高頻線應(yīng)使用135度的拐角或圓角，杜絕少于90度的尖銳拐角。90度的拐角也盡量不使用，這在高頻高密度情況下更要關(guān)注，這些都為了減少高頻信號對外的輻射和耦合。 ④ 相鄰兩層的布線要避免平行，以免容易形成實際意義上的電容而產(chǎn)生寄生耦合。例如雙面板的兩面布線宜相互垂直，斜交或彎曲走線。 ⑤ 數(shù)據(jù)線盡可能寬一點(diǎn)(特別是單片機(jī)系統(tǒng))，以減少導(dǎo)線的阻抗。數(shù)據(jù)線的寬度至少不小于12mil(0.3mm)，可以的話，采用18至20mil(0。46至0.5mm)的寬度就更為理想。 ⑥ 注意元件布線過程中，過孔使用越少越好。數(shù)據(jù)表明，一個過孔帶來約0.5pF的分布電容，減少過孔數(shù)量能顯著提高速度。 ⑦ 同類的地址線或數(shù)據(jù)線，走線的長度差異不要太大，否則短的線要人為彎曲加長走線，補(bǔ)償長度的差異。 2. 布線技巧 ① 良好的布局對自動布線的布通率大有益處。根據(jù)實際設(shè)計要求預(yù)設(shè)好布線的規(guī)則(例如走線拓?fù)洌^孔大小，線距等等)，然后先進(jìn)行探索式布線，把短線快速連接好，可以利用交互式布線，把要求嚴(yán)格的線進(jìn)行布線。接著進(jìn)行迷宮式布線，把剩余的線全局不好，再進(jìn)行全局路徑優(yōu)化，可以斷開已布的線重新再布。 ② 電源線和地線應(yīng)盡量加寬，不要嫌大，好地線比電源線寬，其關(guān)系是:地線＞電源線＞信號線。加寬除了減少阻抗降低壓降外，更重要的是降低耦合噪聲。 ③ 各種信號線的走線不要形成環(huán)路(回路)，若是不可避免要形成環(huán)路，應(yīng)設(shè)法將環(huán)路面積減至少，以降低感應(yīng)噪聲。自動布線的走線拓?fù)渲械木栈钭呔€能有效避免布線時形成環(huán)路。 ④ 盡量使電源線、地線的走線方向與數(shù)據(jù)線走向平行一致，這樣對增強(qiáng)抗噪聲能力大有益處。 ⑤ 高頻信號線要注意近距離平行走線所引起的交叉干擾。對于雙面板，可在平行信號線的反面設(shè)置大面積的地來降低干擾;對于多層板，可利用電源層或地線層來降低干擾。 ⑥ 在數(shù)字電路系統(tǒng)中，同類的數(shù)據(jù)線、地址線之間不必?fù)?dān)心互相干擾，但讀、寫、時鐘線等控制信號線應(yīng)避免走在一起，好用地線保護(hù)起來。 ⑦ 地線或鋪地應(yīng)盡量與信號線保持合理的相等距離，在安全范圍內(nèi)盡可能靠近信號線。 ⑧ 電源線和地線應(yīng)盡可能相鄰靠近，以減少回路面積，降低輻射耦合。 ⑨ 數(shù)字信號頻率高，模擬信號敏感度高。布線時，高頻信號線應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件。 ⑩ 對于一些關(guān)鍵的信號線是否采取了佳的保護(hù)措施。例如加地線保護(hù)。 ⑾ 信號、元件的連線越短越好，其長度不宜超過25cm 。某條連線使用的過孔數(shù)量也應(yīng)盡量少，好不要超過2個，以免引入太多的分布參數(shù)，況且過孔太多，對PCB板的機(jī)械強(qiáng)度也有影響。 ⑿ 敏感的信號線(例如復(fù)位線，中斷線，片選線等)不要靠近大電流的導(dǎo)線，要遠(yuǎn)離 I/O線和接插件。 ⒀ 石英晶體振蕩器下面不要走任何信號線;其外殼要設(shè)計成接地;用地線把時鐘區(qū)包起來，屏蔽干擾信號;時鐘線盡量短。 3. 地線設(shè)計 ① 對模擬電路來說，地線的處理相當(dāng)重要。如功放電路，很微小的地噪聲都會因為后級放大而對音質(zhì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響;又如高精度的A/D轉(zhuǎn)換電路中，如果地線上有高頻干擾存在將會是放大器產(chǎn)生溫飄，影響工作。 ② 對數(shù)字電路來說，由于時鐘頻率高，布線及元件間的電感效應(yīng)明顯，地線阻抗隨著頻率的上升而變得很大，產(chǎn)生射頻電流，電磁干擾問題突出。 ③ 充分利用表面粘貼式元件(貼片元件)，少用直插式元件。這樣可以省去很多直插焊盤孔，把多出來的空間讓給地線;設(shè)法讓信號線盡量在頂層走，將底層盡量完整的做地線層或鋪地，保持地電流的低阻抗暢通。 ④ 數(shù)字電路的地和模擬電路的地要分開處理。在PCB板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，兩者的地線不要相混，必須彼此分開布線，后只在電源的地相接，或在某一處短接后再接到電源的地。具體后如何相接由系統(tǒng)設(shè)計決定。 ⑤ 正確運(yùn)用單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地。在低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHZ ，它的布線和元器件間的連線電感影響較少，而接地電路的形成的地環(huán)流對干擾影響較大，因而應(yīng)采用一點(diǎn)接地。這種接法通常用于音頻功放電路，模擬電路，60HZ直流電源系統(tǒng)等。當(dāng)信號工作頻率大于1MHZ時，連線電感會增大地線阻抗，產(chǎn)生射頻電流。此時必須盡量降低接地阻抗。采用多點(diǎn)接地法可有效降低射頻電流的影響。 ⑥ 盡量加粗接地線。尤其模擬地線應(yīng)盡量加大引出端的接地面積。若地線很細(xì)，阻抗就會很大，接地電位隨著電流的變化而變化，致使信號電平不穩(wěn)定。好使地線能夠通過3倍于電路允許的大電流。 4. 鋪銅(主要是指鋪地)設(shè)計 ① 為了提高系統(tǒng)的可靠性，大面積鋪地是必須的，而且是行之有效的。特別是微弱信號處理的電路 ② PCB板上應(yīng)盡可能多的保留銅箔做鋪地。這樣得到的傳輸線特性和屏蔽效果，比一條長長的地線要好。 ③ 大面積鋪銅通常有2種作用:一是散熱，二是提高抗干擾能力。 ④ 在鋪設(shè)大面積的銅皮時，建議將其設(shè)置成網(wǎng)狀。一來可以防止PCB板的基板與銅箔的黏合劑在浸焊或受熱時，產(chǎn)生揮發(fā)性氣體、熱量不易排除，導(dǎo)致銅箔膨脹、脫落現(xiàn)象;二來更重要的是網(wǎng)格狀的鋪地，其受熱性能高頻導(dǎo)電性性能都要大大優(yōu)于整塊的實心鋪地。 ⑤ 為了保持足夠低的地阻抗，鋪地的連續(xù)性很重要。在雙面板中，有時為了走一兩條信號就將地線分割開，這對于地電流的流暢性是極不利的，必須另想他法。 ⑥ 多層板布線時，抑制電磁干擾的重要思想是:當(dāng)信號線與地線層相鄰布線時，其時鐘信號特性好。信號線層有剩余的走線，應(yīng)當(dāng)首先考慮在電源層上布完，而保留完整的地線層。 ⑦ 對于只有數(shù)字電路的PCB板，可用寬的銅箔線圍在板的四周邊緣處組成閉環(huán)回路，并連接到地。這樣做大多能提高抗噪聲能力。(注意:模擬電路不適用) ⑧ 大面積鋪銅距離板邊緣至少保證0.3mm以上。因為在切割外形時，如果切到銅箔上，就容易造成銅箔翹起產(chǎn)生尖刺或引發(fā)焊劑脫落。