PCB設(shè)計3.doc

學(xué)號： 姓名： 文檔名：PCB設(shè)計一、PCB設(shè)計簡介：印制電路板的設(shè)計是以電路原理圖為根據(jù)，實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計者所需要的功能。印刷電路板的設(shè)計主要指版圖設(shè)計，需要考慮外部連接的布局。內(nèi)部電子元件的優(yōu)化布局。金屬連線和通孔的優(yōu)化布局。電磁保護(hù)。熱耗散等各種因素。優(yōu)秀的版圖設(shè)計可以節(jié)約生產(chǎn)成本，達(dá)到良好的電路性能和散熱性能。簡單的版圖設(shè)計可以用手工實(shí)現(xiàn)，復(fù)雜的版圖設(shè)計需要借助計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)實(shí)現(xiàn)。二、PCB工藝限制：PCB工藝有很多限制，就布線而言，為完成布線任務(wù)，布線工具需要在正確的規(guī)則和限制條件下工作。不同的信號線有不同的布線要求，要對所有特殊要求的信號線進(jìn)行分類，不同的設(shè)計分類也不一樣。每個信號類都應(yīng)該有優(yōu)先級，優(yōu)先級越高，規(guī)則也越嚴(yán)格。規(guī)則涉及印制線寬度、過孔的最大數(shù)量、平行度、信號線之間的相互影響以及層的限制，這些規(guī)則對布線工具的性能有很大影響。認(rèn)真考慮設(shè)計要求是成功布線的重要一步。 三、網(wǎng)表的作用：在PCB設(shè)計中，布線是完成產(chǎn)品設(shè)計的重要步驟，可以說前面的準(zhǔn)備工作都是為它而做的，在整個PCB中，以布線的設(shè)計過程限定最高，技巧最細(xì)、工作量最大。PCB布線有單面布線、雙面布線及多層布線。布線的方式也有兩種：自動布線及交互式布線，在自動布線之前，可以用交互式預(yù)先對要求比較嚴(yán)格的線進(jìn)行布線，輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行，以免產(chǎn)生反射干擾。必要時應(yīng)加地線隔離，兩相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產(chǎn)生寄生耦合。網(wǎng)表就是一個更好解決這一復(fù)雜的過程而發(fā)揮其重要作用的，要想很好地掌握它，需廣大電子工程設(shè)計人員去自已體會，得到其中的真諦。四、重視元件封裝： PCB設(shè)計的大小決定使用封裝方法。如果PCB設(shè)計的過大，那么封裝技術(shù)就要改變，或是重新作分割的動作。值得我們注意的是晶體管與可變電阻，它們的封裝才是最令人頭痛的，同樣的包裝，其管腳可不一定一樣。例如，對于TO-92B之類的包裝，通常是1腳為E（發(fā)射極），而2腳有可能是B極（基極），也可能是C（集電極）；同樣的，3腳有可能是C，也有可能是B，具體是那個，只有拿到了元件才能確定。因此，電路軟件不敢硬性定義焊盤名稱（管腳名稱），同樣的，場效應(yīng)管，MOS管也可以用跟晶體管一樣的封裝，它可以通用于三個引腳的元件。Q1-B，在PCB里，加載這種網(wǎng)絡(luò)表的時候，就會找不到節(jié)點(diǎn)（對不上）。在可變電阻上也同樣會出現(xiàn)類似的問題；在原理圖中，可變電阻的管腳分別為1、W、及2，所產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)表，就是1、2和W，在PCB電路板中，焊盤就是1，2，3。當(dāng)電路中有這兩種元件時，就要修改PCB與SCH之間的差異最快的方法是在產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表后，直接在網(wǎng)絡(luò)表中，將晶體管管腳改為1，2，3；將可變電阻的改成與電路板元件外形一樣的1，2，3即可。五、布局的重要性：當(dāng)一塊PCB板中有多個數(shù)/模功能塊時，常規(guī)做法是要將數(shù)/模地分開，并分別在一點(diǎn)相連。這樣，一塊PCB板上的地將被分割成多塊，而且如何相互連接也大成問題。但有人采用另外一種辦法，即在確保數(shù)/模分開布局，且數(shù)/模信號走線相互不交叉的情況下，整個PCB板地不做分割，數(shù)/模地都連到這個地平面上。將數(shù)/模地分開的原因是因?yàn)閿?shù)字電路在高低電位切換時會在電源和地產(chǎn)生噪聲，噪聲的大小跟信號的速度及電流大小有關(guān)。如果地平面上不分割且由數(shù)字區(qū)域電路所產(chǎn)生的噪聲較大而模擬區(qū)域的電路又非常接近，則即使數(shù)模信號不交叉， 模擬的信號依然會被地噪聲干擾。也就是說數(shù)模地不分割的方式只能在模擬電路區(qū)域距產(chǎn)生大噪聲的數(shù)字電路區(qū)域較遠(yuǎn)時使用。另外，數(shù)模信號走線不能交叉的要求是因?yàn)樗俣壬钥斓臄?shù)字信號其返回電流路徑會盡量沿著走線的下方附近的地流回數(shù)字信號的源頭，若數(shù)模信號走線交叉，則返回電流所產(chǎn)生的噪聲便會出現(xiàn)在模擬電路區(qū)域內(nèi)。六、考慮EMC控制點(diǎn)：PCB板上會因EMC而增加的成本通常是因增加地層數(shù)目以增強(qiáng)屏蔽效應(yīng)及增加了ferrite bead、choke等抑制高頻諧波器件的緣故。除此之外，通常還是需搭配其它機(jī)構(gòu)上的屏蔽結(jié)構(gòu)才能使整個系統(tǒng)通過EMC的要求。以下僅就PCB板的設(shè)計技巧提供幾個降低電路產(chǎn)生的電磁輻射效應(yīng)。 1、盡可能選用信號斜率(slew rate)較慢的器件，以降低信號所產(chǎn)生的高頻成分。 2、注意高頻器件擺放的位置，不要太靠近對外的連接器。 3、注意高速信號的阻抗匹配，走線層及其回流電流路徑(return current path)， 以減少高頻的反射與輻射。 4、在各器件的電源管腳放置足夠與適當(dāng)?shù)娜ヱ詈想娙菀跃徍碗娫磳雍偷貙由系脑肼?。特別注意電容的頻率響應(yīng)與溫度的特性是否符合設(shè)計所需。 5、對外的連接器附近的地可與地層做適當(dāng)分割，并將連接器的地就近接到chassis ground。 6、可適當(dāng)運(yùn)用ground guard/shunt traces在一些特別高速的信號旁。但要注意guard/shunt traces對走線特性阻抗的影響。 7、電源層比地層內(nèi)縮20H，H為電源層與地層之間的距離。七、安規(guī)間距：加強(qiáng)絕緣隔離帶電氣間隙和爬電距離滿足要求： PCB 上加強(qiáng)絕緣隔離帶電氣間隙和爬電距離滿足要求，具體參數(shù)要求參見相關(guān)的?？扛綦x帶的器件需要在10N 推力情況下仍然滿足上述要求。除安規(guī)電容的外殼到引腳可以認(rèn)為是有效的基本絕緣外，其它器件的外殼均不認(rèn)為是有效絕緣，有認(rèn)證的絕緣套管、膠帶認(rèn)為是有效絕緣。基本絕緣隔離帶電氣間隙和爬電距離滿足要求：原邊器件外殼對接地外殼的安規(guī)距離滿足要求、原邊器件外殼對接地螺釘?shù)陌惨?guī)距離滿足要求、原邊器件外殼對接地散熱器的安規(guī)距離滿足要求。八、PCB設(shè)計中需要注意的問題：PCB設(shè)計時所要注意的問題隨著應(yīng)用產(chǎn)品的不同而不同。就象數(shù)字電路與仿真電路要注意的地方不盡相同那樣。以下僅概略的幾個要注意的原則。 1、PCB層疊的決定；包括電源層、地層、走線層的安排，各走線層的走線方向等。這些都會影響信號品質(zhì)，甚至電磁輻射問題。 2、電源和地相關(guān)的走線與過孔(via)要盡量寬，盡量大。 3、不同特性電路的區(qū)域配置。良好的區(qū)域配置對走線的難易，甚至信