PCB設(shè)計(jì)基本概念(共14頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上PCB設(shè)計(jì)基本概念1、“層(Layer) ”的概念與字處理或其它許多軟件中為實(shí)現(xiàn)圖、文、色彩等的嵌套與合成而引入的“層”的概念有所同，Protel的“層”不是虛擬的，而是印刷板材料本身實(shí)實(shí)在在的各銅箔層?，F(xiàn)今，由于電子線(xiàn)路的元件密集安裝。防干擾和布線(xiàn)等特殊要求，一些較新的電子產(chǎn)品中所用的印刷板不僅有上下兩面供走線(xiàn)，在板的中間還設(shè)有能被特殊加工的夾層銅箔，例如，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)主板所用的印板材料多在4層以上。這些層因加工相對(duì)較難而大多用于設(shè)置走線(xiàn)較為簡(jiǎn)單的電源布線(xiàn)層（如軟件中的Ground Dever和Power Dever），并常用大面積填充的辦法來(lái)布線(xiàn)（如軟件中的Ext

2、ernaI P1a11e和Fill）。上下位置的表面層與中間各層需要連通的地方用軟件中提到的所謂“過(guò)孔（Via）”來(lái)溝通。有了以上解釋?zhuān)筒浑y理解“多層焊盤(pán)”和“布線(xiàn)層設(shè)置”的有關(guān)概念了。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，不少人布線(xiàn)完成，到打印出來(lái)時(shí)方才發(fā)現(xiàn)很多連線(xiàn)的終端都沒(méi)有焊盤(pán)，其實(shí)這是自己添加器件庫(kù)時(shí)忽略了“層”的概念，沒(méi)把自己繪制封裝的焊盤(pán)特性定義為”多層（Mulii一Layer)的緣故。要提醒的是，一旦選定了所用印板的層數(shù)，務(wù)必關(guān)閉那些未被使用的層，免得惹事生非走彎路。2、過(guò)孔(Via）為連通各層之間的線(xiàn)路，在各層需要連通的導(dǎo)線(xiàn)的文匯處鉆上一個(gè)公共孔，這就是過(guò)孔。工藝上在過(guò)孔的孔壁圓柱面上用化學(xué)沉積的

3、方法鍍上一層金屬，用以連通中間各層需要連通的銅箔，而過(guò)孔的上下兩面做成普通的焊盤(pán)形狀，可直接與上下兩面的線(xiàn)路相通，也可不連。一般而言，設(shè)計(jì)線(xiàn)路時(shí)對(duì)過(guò)孔的處理有以下原則：（1）盡量少用過(guò)孔，一旦選用了過(guò)孔，務(wù)必處理好它與周邊各實(shí)體的間隙，特別是容易被忽視的中間各層與過(guò)孔不相連的線(xiàn)與過(guò)孔的間隙，如果是自動(dòng)布線(xiàn)，可在“過(guò)孔數(shù)量最小化” （ Via Minimiz8tion）子菜單里選擇“on”項(xiàng)來(lái)自動(dòng)解決。（2）需要的載流量越大，所需的過(guò)孔尺寸越大，如電源層和地層與其它層聯(lián)接所用的過(guò)孔就要大一些。3、絲印層（Overlay）為方便電路的安裝和維修等，在印刷板的上下兩表面印刷上所需要的標(biāo)志圖案和文字代

4、號(hào)等，例如元件標(biāo)號(hào)和標(biāo)稱(chēng)值、元件外廓形狀和廠(chǎng)家標(biāo)志、生產(chǎn)日期等等。不少初學(xué)者設(shè)計(jì)絲印層的有關(guān)內(nèi)容時(shí)，只注意文字符號(hào)放置得整齊美觀(guān)，忽略了實(shí)際制出的PCB效果。他們?cè)O(shè)計(jì)的印板上，字符不是被元件擋住就是侵入了助焊區(qū)域被抹賒，還有的把元件標(biāo)號(hào)打在相鄰元件上，如此種種的設(shè)計(jì)都將會(huì)給裝配和維修帶來(lái)很大不便。正確的絲印層字符布置原則是：”不出歧義，見(jiàn)縫插針，美觀(guān)大方”。4、SMD的特殊性Protel封裝庫(kù)內(nèi)有大量SMD封裝，即表面焊裝器件。這類(lèi)器件除體積小巧之外的最大特點(diǎn)是單面分布元引腳孔。因此，選用這類(lèi)器件要定義好器件所在面，以免“丟失引腳（Missing Plns）”。另外，這類(lèi)元件的有關(guān)文字標(biāo)注只能

5、隨元件所在面放置。5、網(wǎng)格狀填充區(qū)（External Plane ）和填充區(qū)(Fill)正如兩者的名字那樣，網(wǎng)絡(luò)狀填充區(qū)是把大面積的銅箔處理成網(wǎng)狀的，填充區(qū)僅是完整保留銅箔。初學(xué)者設(shè)計(jì)過(guò)程中在計(jì)算機(jī)上往往看不到二者的區(qū)別，實(shí)質(zhì)上，只要你把圖面放大后就一目了然了。正是由于平常不容易看出二者的區(qū)別，所以使用時(shí)更不注意對(duì)二者的區(qū)分，要強(qiáng)調(diào)的是，前者在電路特性上有較強(qiáng)的抑制高頻干擾的作用，適用于需做大面積填充的地方，特別是把某些區(qū)域當(dāng)做屏蔽區(qū)、分割區(qū)或大電流的電源線(xiàn)時(shí)尤為合適。后者多用于一般的線(xiàn)端部或轉(zhuǎn)折區(qū)等需要小面積填充的地方。6、焊盤(pán)( Pad）焊盤(pán)是PCB設(shè)計(jì)中最常接觸也是最重要的概念，但初學(xué)者

6、卻容易忽視它的選擇和修正，在設(shè)計(jì)中千篇一律地使用圓形焊盤(pán)。選擇元件的焊盤(pán)類(lèi)型要綜合考慮該元件的形狀、大小、布置形式、振動(dòng)和受熱情況、受力方向等因素。Protel在封裝庫(kù)中給出了一系列不同大小和形狀的焊盤(pán)，如圓、方、八角、圓方和定位用焊盤(pán)等，但有時(shí)這還不夠用，需要自己編輯。例如，對(duì)發(fā)熱且受力較大、電流較大的焊盤(pán)，可自行設(shè)計(jì)成“淚滴狀”，在大家熟悉的彩電PCB的行輸出變壓器引腳焊盤(pán)的設(shè)計(jì)中，不少?gòu)S家正是采用的這種形式。一般而言，自行編輯焊盤(pán)時(shí)除了以上所講的以外，還要考慮以下原則：（1）形狀上長(zhǎng)短不一致時(shí)要考慮連線(xiàn)寬度與焊盤(pán)特定邊長(zhǎng)的大小差異不能過(guò)大；（2）需要在元件引角之間走線(xiàn)時(shí)選用長(zhǎng)短不對(duì)稱(chēng)的焊

7、盤(pán)往往事半功倍；（3）各元件焊盤(pán)孔的大小要按元件引腳粗細(xì)分別編輯確定，原則是孔的尺寸比引腳直徑大02- 04毫米。7、各類(lèi)膜（Mask) 這些膜不僅是PcB制作工藝過(guò)程中必不可少的，而且更是元件焊裝的必要條件。按“膜”所處的位置及其作用，“膜”可分為元件面（或焊接面）助焊膜（TOp or Bottom 和元件面（或焊接面）阻焊膜（TOp or BottomPaste Mask）兩類(lèi)。 顧名思義，助焊膜是涂于焊盤(pán)上，提高可焊性能的一層膜，也就是在綠色板子上比焊盤(pán)略大的各淺色圓斑。阻焊膜的情況正好相反，為了使制成的板子適應(yīng)波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盤(pán)處的銅箔不能粘錫，因此在焊盤(pán)以外的各部位都

8、要涂覆一層涂料，用于阻止這些部位上錫?？梢?jiàn)，這兩種膜是一種互補(bǔ)關(guān)系。由此討論，就不難確定菜單中類(lèi)似“solder Mask En1argement”等項(xiàng)目的設(shè)置了。8、飛線(xiàn)，飛線(xiàn)有兩重含義：（1）自動(dòng)布線(xiàn)時(shí)供觀(guān)察用的類(lèi)似橡皮筋的網(wǎng)絡(luò)連線(xiàn)，在通過(guò)網(wǎng)絡(luò)表調(diào)入元件并做了初步布局后，用“Show 命令就可以看到該布局下的網(wǎng)絡(luò)連線(xiàn)的交叉狀況，不斷調(diào)整元件的位置使這種交叉最少，以獲得最大的自動(dòng)布線(xiàn)的布通率。這一步很重要，可以說(shuō)是磨刀不誤砍柴功，多花些時(shí)間，值！另外，自動(dòng)布線(xiàn)結(jié)束，還有哪些網(wǎng)絡(luò)尚未布通，也可通過(guò)該功能來(lái)查找。找出未布通網(wǎng)絡(luò)之后，可用手工補(bǔ)償，實(shí)在補(bǔ)償不了就要用到“飛線(xiàn)”的第二層含義，就是在將

9、來(lái)的印板上用導(dǎo)線(xiàn)連通這些網(wǎng)絡(luò)。要交待的是，如果該電路板是大批量自動(dòng)線(xiàn)生產(chǎn)，可將這種飛線(xiàn)視為0歐阻值、具有統(tǒng)一焊盤(pán)間距的電阻元件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì).設(shè)計(jì)PCB應(yīng)該注意的問(wèn)題作為一個(gè)電子工程師設(shè)計(jì)電路是一項(xiàng)必備的硬功夫，但是原理設(shè)計(jì)再完美，如果電路板設(shè)計(jì)不合理性能將大打折扣，嚴(yán)重時(shí)甚至不能正常工作。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，我總結(jié)出以下一些設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的地方，希望能對(duì)您有所啟示。 不管用什么軟件，設(shè)計(jì)有個(gè)大致的程序，按順序來(lái)會(huì)省時(shí)省力，因此我將按制作流程來(lái)介紹一下。（由于界面風(fēng)格與視窗接近，操作習(xí)慣也相近，且有強(qiáng)大的仿真功能，使用的人比較多，將以此軟件作說(shuō)明。） 原理圖設(shè)計(jì)是前期準(zhǔn)備工作，經(jīng)常見(jiàn)到初學(xué)者為了省事直接

10、就去畫(huà)板了，這樣將得不償失，對(duì)簡(jiǎn)單的板子，如果熟練流程，不妨可以跳過(guò)。但是對(duì)于初學(xué)者一定要按流程來(lái)，這樣一方面可以養(yǎng)成良好的習(xí)慣，另一方面對(duì)復(fù)雜的電路也只有這樣才能避免出錯(cuò)。 作為一個(gè)電子工程師設(shè)計(jì)電路是一項(xiàng)必備的硬功夫，但是原理設(shè)計(jì)再完美，如果電路板設(shè)計(jì)不合理性能將大打折扣，嚴(yán)重時(shí)甚至不能正常工作。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，我總結(jié)出以下一些設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的地方，希望能對(duì)您有所啟示。 不管用什么軟件，設(shè)計(jì)有個(gè)大致的程序，按順序來(lái)會(huì)省時(shí)省力，因此我將按制作流程來(lái)介紹一下。（由于界面風(fēng)格與視窗接近，操作習(xí)慣也相近，且有強(qiáng)大的仿真功能，使用的人比較多，將以此軟件作說(shuō)明。） 原理圖設(shè)計(jì)是前期準(zhǔn)備工作，經(jīng)常見(jiàn)到初學(xué)

11、者為了省事直接就去畫(huà)板了，這樣將得不償失，對(duì)簡(jiǎn)單的板子，如果熟練流程，不妨可以跳過(guò)。但是對(duì)于初學(xué)者一定要按流程來(lái)，這樣一方面可以養(yǎng)成良好的習(xí)慣，另一方面對(duì)復(fù)雜的電路也只有這樣才能避免出錯(cuò)。在畫(huà)原理圖時(shí)，層次設(shè)計(jì)時(shí)要注意各個(gè)文件最后要連接為一個(gè)整體，這同樣對(duì)以后的工作有重要意義。由于，軟件的差別有些軟件會(huì)出現(xiàn)看似相連實(shí)際未連（電氣性能上）的情況。如果不用相關(guān)檢測(cè)工具檢測(cè)，萬(wàn)一出了問(wèn)題，等板子做好了才發(fā)現(xiàn)就晚了。因此一再?gòu)?qiáng)調(diào)按順序來(lái)做的重要性，希望引起大家的注意。原理圖是根據(jù)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目來(lái)的，只要電性連接正確沒(méi)什么好說(shuō)的。下面我們重點(diǎn)討論一下具體的制板程序中的問(wèn)題。、制作物理邊框 封閉的物理邊框?qū)σ?/p>

12、后的元件布局、走線(xiàn)來(lái)說(shuō)是個(gè)基本平臺(tái)，也對(duì)自動(dòng)布局起著約束作用，否則，從原理圖過(guò)來(lái)的元件會(huì)不知所措的。但這里一定要注意精確，否則以后出現(xiàn)安裝問(wèn)題麻煩可就大了。還有就是拐角地方最好用圓弧，一方面可以避免尖角劃傷工人，同時(shí)又可以減輕應(yīng)力作用。以前我的一個(gè)產(chǎn)品老是在運(yùn)輸過(guò)程中有個(gè)別機(jī)器出現(xiàn)面殼板斷裂的情況，改用圓弧后就好了。、元件和網(wǎng)絡(luò)的引入 把元件和網(wǎng)絡(luò)引人畫(huà)好的邊框中應(yīng)該很簡(jiǎn)單，但是這里往往會(huì)出問(wèn)題，一定要細(xì)心地按提示的錯(cuò)誤逐個(gè)解決，不然后面要費(fèi)更大的力氣。這里的問(wèn)題一般來(lái)說(shuō)有以下一些： 元件的封裝形式找不到，元件網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，有未使用的元件或管腳，對(duì)照提示這些問(wèn)題可以很快搞定的。、元件的布局 元件的

13、布局與走線(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的壽命、穩(wěn)定性、電磁兼容都有很大的影響，是應(yīng)該特別注意的地方。一般來(lái)說(shuō)應(yīng)該有以下一些原則：放置順序 先放置與結(jié)構(gòu)有關(guān)的固定位置的元器件，如電源插座、指示燈、開(kāi)關(guān)、連接件之類(lèi)，這些器件放置好后用軟件的功能將其鎖定，使之以后不會(huì)被誤移動(dòng)。再放置線(xiàn)路上的特殊元件和大的元器件，如發(fā)熱元件、變壓器、IC等。最后放置小器件。注意散熱 元件布局還要特別注意散熱問(wèn)題。對(duì)于大功率電路，應(yīng)該將那些發(fā)熱元件如功率管、變壓器等盡量靠邊分散布局放置，便于熱量散發(fā)，不要集中在一個(gè)地方，也不要高電容太近以免使電解液過(guò)早老化。、布線(xiàn) 布線(xiàn)原則走線(xiàn)的學(xué)問(wèn)是非常高深的，每人都會(huì)有自己的體會(huì)，但還是有些通行的原則的

14、。 高頻數(shù)字電路走線(xiàn)細(xì)一些、短一些好 大電流信號(hào)、高電壓信號(hào)與小信號(hào)之間應(yīng)該注意隔離（隔離距離與要承受的耐壓有關(guān)，通常情況下在2時(shí)板上要距離2mm，在此之上以比例算還要加大，例如若要承受的耐壓測(cè)試，則高低壓線(xiàn)路之間的距離應(yīng)在3.5以上，許多情況下為避免爬電，還在印制線(xiàn)路板上的高低壓之間開(kāi)槽。）兩面板布線(xiàn)時(shí)，兩面的導(dǎo)線(xiàn)宜相互垂直、斜交、或彎曲走線(xiàn)，避免相互平行，以減小寄生耦合；作為電路的輸人及輸出用的印制導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)盡量避兔相鄰平行，以免發(fā)生回授，在這些導(dǎo)線(xiàn)之間最好加接地線(xiàn)。走線(xiàn)拐角盡可能大于度，杜絕度以下的拐角，也盡量少用度拐角同是地址線(xiàn)或者數(shù)據(jù)線(xiàn)，走線(xiàn)長(zhǎng)度差異不要太大，否則短線(xiàn)部分要人為走彎線(xiàn)作補(bǔ)

15、償走線(xiàn)盡量走在焊接面，特別是通孔工藝的盡量少用過(guò)孔、跳線(xiàn)單面板焊盤(pán)必須要大，焊盤(pán)相連的線(xiàn)一定要粗，能放淚滴就放淚滴，一般的單面板廠(chǎng)家質(zhì)量不會(huì)很好，否則對(duì)焊接和都會(huì)有問(wèn)題大面積敷銅要用網(wǎng)格狀的，以防止波焊時(shí)板子產(chǎn)生氣泡和因?yàn)闊釕?yīng)力作用而彎曲，但在特殊場(chǎng)合下要考慮的流向，大小，不能簡(jiǎn)單的用銅箔填充了事，而是需要去走線(xiàn)元器件和走線(xiàn)不能太靠邊放，一般的單面板多為紙質(zhì)板，受力后容易斷裂，如果在邊緣連線(xiàn)或放元器件就會(huì)受到影響必須考慮生產(chǎn)、調(diào)試、維修的方便性 對(duì)模擬電路來(lái)說(shuō)處理地的問(wèn)題是很重要的，地上產(chǎn)生的噪聲往往不便預(yù)料，可是一旦產(chǎn)生將會(huì)帶來(lái)極大的麻煩，應(yīng)該未雨綢緞。對(duì)于功放電路，極微小的地噪聲都會(huì)因?yàn)楹?/p>

16、級(jí)的放大對(duì)音質(zhì)產(chǎn)生明顯的影響；在高精度轉(zhuǎn)換電路中，如果地線(xiàn)上有高頻分量存在將會(huì)產(chǎn)生一定的溫漂，影響放大器的工作。這時(shí)可以在板子的角加退藕電容，一腳和板子上的地連，一腳連到安裝孔上去（通過(guò)螺釘和機(jī)殼連），這樣可將此分量慮去，放大器及也就穩(wěn)定了。 另外，電磁兼容問(wèn)題在目前人們對(duì)環(huán)保產(chǎn)品倍加關(guān)注的情況下顯得更加重要了。一般來(lái)說(shuō)電磁信號(hào)的來(lái)源有個(gè)：信號(hào)源，輻射，傳輸線(xiàn)。晶振是常見(jiàn)的一種高頻信號(hào)源，在功率譜上晶振的各次諧波能量值會(huì)明顯高出平均值?？尚械淖龇ㄊ强刂菩盘?hào)的幅度，晶振外殼接地，對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行屏蔽，采用特殊的濾波電路及器件等。 需要特別說(shuō)明的是蛇形走線(xiàn)，因?yàn)閼?yīng)用場(chǎng)合不同其作用也是不同的，在電腦的

17、主板中用在一些時(shí)鐘信號(hào)上，如 、-，它的作用有兩點(diǎn)：、阻抗匹配 、濾波電感。 對(duì)一些重要信號(hào)，如 架構(gòu)中的，一共根，頻率可達(dá)，要求必須嚴(yán)格等長(zhǎng)，以消除時(shí)滯造成的隱患，這時(shí)，蛇形走線(xiàn)是唯一的解決辦法。 一般來(lái)講，蛇形走線(xiàn)的線(xiàn)距倍的線(xiàn)寬；若在普通PCB板中，除了具有濾波電感的作用外，還可作為收音機(jī)天線(xiàn)的電感線(xiàn)圈等等。、調(diào)整完善 完成布線(xiàn)后，要做的就是對(duì)文字、個(gè)別元件、走線(xiàn)做些調(diào)整以及敷銅（這項(xiàng)工作不宜太早，否則會(huì)影響速度，又給布線(xiàn)帶來(lái)麻煩），同樣是為了便于進(jìn)行生產(chǎn)、調(diào)試、維修。 敷銅通常指以大面積的銅箔去填充布線(xiàn)后留下的空白區(qū)，可以鋪的銅箔，也可以鋪的銅箔（但這樣一旦短路容易燒毀器件，最好接地，除

18、非不得已用來(lái)加大電源的導(dǎo)通面積，以承受較大的電流才接）。包地則通常指用兩根地線(xiàn)（）包住一撮有特殊要求的信號(hào)線(xiàn)，防止它被別人干擾或干擾別人。如果用敷銅代替地線(xiàn)一定要注意整個(gè)地是否連通，電流大小、流向與有無(wú)特殊要求，以確保減少不必要的失誤。、檢查核對(duì)網(wǎng)絡(luò) 有時(shí)候會(huì)因?yàn)檎`操作或疏忽造成所畫(huà)的板子的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系與原理圖不同，這時(shí)檢察核對(duì)是很有必要的。所以畫(huà)完以后切不可急于交給制版廠(chǎng)家，應(yīng)該先做核對(duì)，后再進(jìn)行后續(xù)工作。PCB板布局原則1.元件排列規(guī)則1).在通常條件下,所有的元件均應(yīng)布置在印制電路的同一面上，只有在頂層元件過(guò)密時(shí)，才能將一些高度有限并且發(fā)熱量小的器件，如貼片電阻、貼片電容、貼IC等放在底層。2).在保證電氣性能的前提下，元件應(yīng)放置在柵格上且相互平行或垂直排列，以求整齊、美觀(guān)，一般情況下不允許元件重疊；元件排列要緊湊，輸入和輸出元件盡量遠(yuǎn)離。3).某元器件或?qū)Ь€(xiàn)之間可能存在較高的電位差，應(yīng)加大它們的距離，以免因放電、擊穿而引起意外短路。4).帶高電壓的元件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。5).位于板邊緣的元件，離板邊緣至少有2個(gè)板厚的距離6).元件在整個(gè)板面上應(yīng)分布均勻、疏密一致。2.按照信號(hào)走向布局原則1).通常按照信號(hào)的流程逐個(gè)安排各個(gè)功能電路單元的位置，以每個(gè)功能電路的核心元