PCB印刷線路元件布局結(jié)構(gòu)基本原則要求和注意事項

1、PCB設(shè)計流程一般PCB基本設(shè)計流程如下:前期準(zhǔn)備->PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計->PCB布局->布線->布線優(yōu)化和絲印->網(wǎng)絡(luò)和DRC檢查和結(jié)構(gòu)檢查->制版。第一:前期準(zhǔn)備。這包括準(zhǔn)備元件庫和原理圖?！肮び破涫?必先利其器”,要做出一塊好的板子,除了要設(shè)計好原理之外,還要畫得好。在進(jìn)行PCB設(shè)計之前,首先要準(zhǔn)備好原理圖SCH的元件庫和PCB的元件庫。元件庫可以用peotel 自帶的庫,但一般情況下很難找到合適的,最好是自己根據(jù)所選器件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸資料自己做元件庫。原則上先做PCB的元件庫,再做SCH的元件庫。PCB的元件庫要求較高,它直接影響板子的安裝;SCH的元件庫

2、要求相對比較松,只要注意定義好管腳屬性和與PCB元件的對應(yīng)關(guān)系就行。PS:注意標(biāo)準(zhǔn)庫中的隱藏管腳。之后就是原理圖的設(shè)計,做好后就準(zhǔn)備開始做PCB設(shè)計了。第二:PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計。這一步根據(jù)已經(jīng)確定的電路板尺寸和各項機(jī)械定位,在PCB 設(shè)計環(huán)境下繪制PCB板面,并按定位要求放置所需的接插件、按鍵/開關(guān)、螺絲孔、裝配孔等等。并充分考慮和確定布線區(qū)域和非布線區(qū)域(如螺絲孔周圍多大范圍屬于非布線區(qū)域。第三:PCB布局。布局說白了就是在板子上放器件。這時如果前面講到的準(zhǔn)備工作都做好的話,就可以在原理圖上生成網(wǎng)絡(luò)表(Design->Create Netlist,之后在PCB圖上導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表(Design-

3、>Load Nets。就看見器件嘩啦啦的全堆上去了,各管腳之間還有飛線提示連接。然后就可以對器件布局了。一般布局按如下原則進(jìn)行:.按電氣性能合理分區(qū),一般分為:數(shù)字電路區(qū)(即怕干擾、又產(chǎn)生干擾、模擬電路區(qū)(怕干擾、功率驅(qū)動區(qū)(干擾源;.完成同一功能的電路,應(yīng)盡量靠近放置,并調(diào)整各元器件以保證連線最為簡潔;同時,調(diào)整各功能塊間的相對位置使功能塊間的連線最簡潔;.對于質(zhì)量大的元器件應(yīng)考慮安裝位置和安裝強(qiáng)度;發(fā)熱元件應(yīng)與溫度敏感元件分開放置,必要時還應(yīng)考慮熱對流措施;.I/O驅(qū)動器件盡量靠近印刷板的邊、靠近引出接插件;.時鐘產(chǎn)生器(如:晶振或鐘振要盡量靠近用到該時鐘的器件;.在每個集成電路的電

4、源輸入腳和地之間,需加一個去耦電容(一般采用高頻性能好的獨(dú)石電容;電路板空間較密時,也可在幾個集成電路周圍加一個鉭電容。.繼電器線圈處要加放電二極管(1N4148即可;.布局要求要均衡,疏密有序,不能頭重腳輕或一頭沉需要特別注意,在放置元器件時,一定要考慮元器件的實際尺寸大小(所占面積和高度、元器件之間的相對位置,以保證電路板的電氣性能和生產(chǎn)安裝的可行性和便利性同時,應(yīng)該在保證上面原則能夠體現(xiàn)的前提下,適當(dāng)修改器件的擺放,使之整齊美觀,如同樣的器件要擺放整齊、方向一致,不能擺得“錯落有致” 。這個步驟關(guān)系到板子整體形象和下一步布線的難易程度,所以一點(diǎn)要花大力氣去考慮。布局時,對不太肯定的地方可

5、以先作初步布線,充分考慮。第四:布線。布線是整個PCB設(shè)計中最重要的工序。這將直接影響著PCB板的性能好壞。在PCB的設(shè)計過程中,布線一般有這么三種境界的劃分:首先是布通,這時PCB設(shè)計時的最基本的要求。如果線路都沒布通,搞得到處是飛線,那將是一塊不合格的板子,可以說還沒入門。其次是電器性能的滿足。這是衡量一塊印刷電路板是否合格的標(biāo)準(zhǔn)。這是在布通之后,認(rèn)真調(diào)整布線,使其能達(dá)到最佳的電器性能。接著是美觀。假如你的布線布通了,也沒有什么影響電器性能的地方,但是一眼看過去雜亂無章的,加上五彩繽紛、花花綠綠的,那就算你的電器性能怎么好,在別人眼里還是垃圾一塊。這樣給測試和維修帶來極大的不便。布線要整齊

6、劃一,不能縱橫交錯毫無章法。這些都要在保證電器性能和滿足其他個別要求的情況下實現(xiàn),否則就是舍本逐末了。布線時主要按以下原則進(jìn)行:.一般情況下,首先應(yīng)對電源線和地線進(jìn)行布線,以保證電路板的電氣性能。在條件允許的范圍內(nèi),盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬,它們的關(guān)系是:地線>電源線>信號線,通常信號線寬為:0.20.3mm,最細(xì)寬度可達(dá)0.05 0.07mm,電源線一般為1.22.5mm。對數(shù)字電路的PCB 可用寬的地導(dǎo)線組成一個回路, 即構(gòu)成一個地網(wǎng)來使用(模擬電路的地則不能這樣使用.預(yù)先對要求比較嚴(yán)格的線(如高頻線進(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

7、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。.振蕩器外殼接地,時鐘線要盡量短,且不能引得到處都是。時鐘振蕩電路下面、特殊高速邏輯電路部分要加大地的面積,而不應(yīng)該走其它信號線,以使周圍電場趨近于零;.盡可能采用45º的折線布線,不可使用90º折線,以減小高頻信號的輻射;(要求高的線還要用雙弧線.任何信號線都不要形成環(huán)路,如不可避免,環(huán)路應(yīng)盡量小;信號線的過孔要盡量少;.關(guān)鍵的線盡量短而粗,并在兩邊加上保護(hù)地。.通過扁平電纜傳送敏感信號和噪聲場帶信號時,要用“地線-信號-地線”的方式引出。.關(guān)鍵信號應(yīng)預(yù)留測試點(diǎn),以方便生產(chǎn)和維修檢測用.原理圖布線完

8、成后,應(yīng)對布線進(jìn)行優(yōu)化;同時,經(jīng)初步網(wǎng)絡(luò)檢查和DRC檢查無誤后,對未布線區(qū)域進(jìn)行地線填充,用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用?；蚴亲龀啥鄬影?電源,地線各占用一層。PCB布線工藝要求.線一般情況下,信號線寬為0.3mm(12mil,電源線寬為0.77mm(30mil或1.27mm(50mil;線與線之間和線與焊盤之間的距離大于等于0.33mm(13mil,實際應(yīng)用中,條件允許時應(yīng)考慮加大距離;布線密度較高時,可考慮(但不建議采用IC腳間走兩根線,線的寬度為0.254mm(10mil,線間距不小于0.254mm(10mil。特殊情況下,當(dāng)器件管腳較密,寬度較窄

9、時,可按適當(dāng)減小線寬和線間距。.焊盤(PAD焊盤(PAD與過渡孔(VIA的基本要求是:盤的直徑比孔的直徑要大于0.6mm;例如,通用插腳式電阻、電容和集成電路等,采用盤/孔尺寸1.6mm/0.8mm(63mil/32mil,插座、插針和二極管1N4007等,采用1.8mm/1.0mm(71mil/39mil。實際應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)實際元件的尺寸來定,有條件時,可適當(dāng)加大焊盤尺寸;PCB板上設(shè)計的元件安裝孔徑應(yīng)比元件管腳的實際尺寸大0.20.4mm左右。.過孔(VIA一般為1.27mm/0.7mm(50mil/28mil;當(dāng)布線密度較高時,過孔尺寸可適當(dāng)減小,但不宜過小,可考慮采用1.0mm/0.6

10、mm (40mil/24mil。.焊盤、線、過孔的間距要求PAD and VIA : 0.3mm(12milPAD and PAD : 0.3mm(12milPAD and TRACK : 0.3mm(12milTRACK and TRACK : 0.3mm(12mil密度較高時:PAD and VIA : 0.254mm(10milPAD and PAD : 0.254mm(10milPAD and TRACK : 0.254m m(10milTRACK and TRACK : 0.254mm(10mil第五:布線優(yōu)化和絲印。“沒有最好的,只有更好的”!不管你怎么挖空心思的去設(shè)計,等你畫完之

11、后,再去看一看,還是會覺得很多地方可以修改的。一般設(shè)計的經(jīng)驗是:優(yōu)化布線的時間是初次布線的時間的兩倍。感覺沒什么地方需要修改之后,就可以鋪銅了(Place->polygon Plane。鋪銅一般鋪地線(注意模擬地和數(shù)字地的分離,多層板時還可能需要鋪電源。時對于絲印,要注意不能被器件擋住或被過孔和焊盤去掉。同時,設(shè)計時正視元件面,底層的字應(yīng)做鏡像處理,以免混淆層面。第六:網(wǎng)絡(luò)和DRC檢查和結(jié)構(gòu)檢查。首先,在確定電路原理圖設(shè)計無誤的前提下,將所生成的PCB網(wǎng)絡(luò)文件與原理圖網(wǎng)絡(luò)文件進(jìn)行物理連接關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)檢查(NETCHECK,并根據(jù)輸出文件結(jié)果及時對設(shè)計進(jìn)行修正,以保證布線連接關(guān)系的正確性;網(wǎng)

12、絡(luò)檢查正確通過后,對PCB設(shè)計進(jìn)行DRC檢查,并根據(jù)輸出文件結(jié)果及時對設(shè)計進(jìn)行修正,以保證PCB布線的電氣性能。最后需進(jìn)一步對PCB的機(jī)械安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查和確認(rèn)。第七:制版。在此之前,最好還要有一個審核的過程。PCB設(shè)計是一個考心思的工作,誰的心思密,經(jīng)驗高,設(shè)計出來的板子就好。所以設(shè)計時要極其細(xì)心,充分考慮各方面的因數(shù)(比如說便于維修和檢查這一項很多人就不去考慮,精益求精,就一定能設(shè)計出一個好板子。PCB印刷線路元件布局結(jié)構(gòu)基本原則要求和注意事項一、印刷電路元件布局結(jié)構(gòu)設(shè)計討論一臺性能優(yōu)良的儀器,除選擇高質(zhì)量的元器件,合理的電路外,印刷電路板的元件布局和電氣連線方向的正確結(jié)構(gòu)設(shè)計是決定儀器能

13、否可靠工作的一個關(guān)鍵問題,對同一種元件和參數(shù)的電路,由于元件布局設(shè)計和電氣連線方向的不同會產(chǎn)生不同的結(jié)果,其結(jié)果可能存在很大的差異。因而,必須把如何正確設(shè)計印刷線路板元件布局的結(jié)構(gòu)和正確選擇布線方向及整體儀器的工藝結(jié)構(gòu)三方面聯(lián)合起來考慮,合理的工藝結(jié)構(gòu),既可消除因布線不當(dāng)而產(chǎn)生的噪聲干擾,同時便于生產(chǎn)中的安裝、調(diào)試與檢修等。下面我們針對上述問題進(jìn)行討論,由于優(yōu)良“結(jié)構(gòu)”沒有一個嚴(yán)格的“定義”和“模式”,因而下面討論,只起拋磚引玉的作用,僅供參考。每一種儀器的結(jié)構(gòu)必須根據(jù)具體要求(電氣性能、整機(jī)結(jié)構(gòu)安裝及面板布局等要求,采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,并對幾種可行設(shè)計方案進(jìn)行比較和反復(fù)修改。印刷板電源、

14、地總線的布線結(jié)構(gòu)選擇-系統(tǒng)結(jié)構(gòu):模擬電路和數(shù)字電路在元件布局圖的設(shè)計和布線方法上有許多相同和不同之處。模擬電路中,由于放大器的存在,由布線產(chǎn)生的極小噪聲電壓,都會引起輸出信號的嚴(yán)重失真,在數(shù)字電路中,TTL 噪聲容限為0.4V0.6V,CMOS噪聲容限為Vcc的0.30.45倍,故數(shù)字電路具有較強(qiáng)的抗干擾的能力。良好的電源和地總線方式的合理選擇是儀器可靠工作的重要保證,相當(dāng)多的干擾源是通過電源和地總線產(chǎn)生的,其中地線引起的噪聲干擾最大。二、印刷電路板圖設(shè)計的基本原則要求1.印刷電路板的設(shè)計,從確定板的尺寸大小開始,印刷電路板的尺寸因受機(jī)箱外殼大小限制,以能恰好安放入外殼內(nèi)為宜,其次,應(yīng)考慮印刷

15、電路板與外接元器件(主要是電位器、插口或另外印刷電路板的連接方式。印刷電路板與外接元件一般是通過塑料導(dǎo)線或金屬隔離線進(jìn)行連接。但有時也設(shè)計成插座形式。即:在設(shè)備內(nèi)安裝一個插入式印刷電路板要留出充當(dāng)插口的接觸位置。對于安裝在印刷電路板上的較大的元件,要加金屬附件固定,以提高耐振、耐沖擊性能。2.布線圖設(shè)計的基本方法首先需要對所選用元件器及各種插座的規(guī)格、尺寸、面積等有完全的了解;對各部件的位置安排作合理的、仔細(xì)的考慮,主要是從電磁場兼容性、抗干擾的角度,走線短,交叉少,電源,地的路徑及去耦等方面考慮。各部件位置定出后,就是各部件的連線,按照電路圖連接有關(guān)引腳,完成的方法有多種,印刷線路圖的設(shè)計有

16、計算機(jī)輔助設(shè)計與手工設(shè)計方法兩種。最原始的是手工排列布圖。這比較費(fèi)事,往往要反復(fù)幾次,才能最后完成,這在沒有其它繪圖設(shè)備時也可以,這種手工排列布圖方法對剛學(xué)習(xí)印刷板圖設(shè)計者來說也是很有幫助的。計算機(jī)輔助制圖,現(xiàn)在有多種繪圖軟件,功能各異,但總的說來,繪制、修改較方便,并且可以存盤貯存和打印。接著,確定印刷電路板所需的尺寸,并按原理圖,將各個元器件位置初步確定下來,然后經(jīng)過不斷調(diào)整使布局更加合理,印刷電路板中各元件之間的接線安排方式如下:(1印刷電路中不允許有交叉電路,對于可能交叉的線條,可以用“鉆”、“繞”兩種辦法解決。即,讓某引線從別的電阻、電容、三極管腳下的空隙處“鉆”過去,或從可能交叉的

17、某條引線的一端“繞”過去,在特殊情況下如何電路很復(fù)雜,為簡化設(shè)計也允許用導(dǎo)線跨接,解決交叉電路問題。(2電阻、二極管、管狀電容器等元件有“立式”,“臥式”兩種安裝方式。立式指的是元件體垂直于電路板安裝、焊接,其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省空間,臥式指的是元件體平行并緊貼于電路板安裝,焊接,其優(yōu)點(diǎn)是元件安裝的機(jī)械強(qiáng)度較好。這兩種不同的安裝元件,印刷電路板上的元件孔距是不一樣的。(3同一級電路的接地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近,并且本級電路的電源濾波電容也應(yīng)接在該級接地點(diǎn)上。特別是本級晶體管基極、發(fā)射極的接地點(diǎn)不能離得太遠(yuǎn),否則因兩個接地點(diǎn)間的銅箔太長會引起干擾與自激,采用這樣“一點(diǎn)接地法”的電路,工作較穩(wěn)定,不易自激。(4總地線

18、必須嚴(yán)格按高頻-中頻-低頻一級級地按弱電到強(qiáng)電的順序排列原則,切不可隨便翻來復(fù)去亂接,級與級間寧肯可接線長點(diǎn),也要遵守這一規(guī)定。特別是變頻頭、再生頭、調(diào)頻頭的接地線安排要求更為嚴(yán)格,如有不當(dāng)就會產(chǎn)生自激以致無法工作。調(diào)頻頭等高頻電路常采用大面積包圍式地線,以保證有良好的屏蔽效果。(5強(qiáng)電流引線(公共地線,功放電源引線等應(yīng)盡可能寬些,以降低布線電阻及其電壓降,可減小寄生耦合而產(chǎn)生的自激。(6阻抗高的走線盡量短,阻抗低的走線可長一些,因為阻抗高的走線容易發(fā)笛和吸收信號,引起電路不穩(wěn)定。電源線、地線、無反饋元件的基極走線、發(fā)射極引線等均屬低阻抗走線,射極跟隨器的基極走線、收錄機(jī)兩個聲道的地線必須分開

19、,各自成一路,一直到功效末端再合起來,如兩路地線連來連去,極易產(chǎn)生串音,使分離度下降。三、印刷板圖設(shè)計中應(yīng)注意下列幾點(diǎn)1.布線方向:從焊接面看,元件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致,布線方向最好與電路圖走線方向相一致,因生產(chǎn)過程中通常需要在焊接面進(jìn)行各種參數(shù)的檢測,故這樣做便于生產(chǎn)中的檢查,調(diào)試及檢修(注:指在滿足電路性能及整機(jī)安裝與面板布局要求的前提下。2.各元件排列,分布要合理和均勻,力求整齊,美觀,結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に囈蟆?.電阻,二極管的放置方式:分為平放與豎放兩種:(1平放:當(dāng)電路元件數(shù)量不多,而且電路板尺寸較大的情況下,一般是采用平放較好;對于1/4W以下的電阻平放時,兩個焊盤間的距

20、離一般取4/10 英寸,1/2W的電阻平放時,兩焊盤的間距一般取5/10英寸;二極管平放時,1N400X系列整流管,一般取3/10英寸;1N540X系列整流管,一般取45/10英寸。(2豎放:當(dāng)電路元件數(shù)較多,而且電路板尺寸不大的情況下,一般是采用豎放,豎放時兩個焊盤的間距一般取12/10英寸。4.電位器:IC座的放置原則(1電位器:在穩(wěn)壓器中用來調(diào)節(jié)輸出電壓,故設(shè)計電位器應(yīng)滿中順時針調(diào)節(jié)時輸出電壓升高,反時針調(diào)節(jié)器節(jié)時輸出電壓降低;在可調(diào)恒流充電器中電位器用來調(diào)節(jié)充電電流折大小,設(shè)計電位器時應(yīng)滿中順時針調(diào)節(jié)時,電流增大。電位器安放位軒應(yīng)當(dāng)滿中整機(jī)結(jié)構(gòu)安裝及面板布局的要求,因此應(yīng)盡可能放軒在板的邊緣,旋轉(zhuǎn)柄朝外。(2IC座:設(shè)計印刷板圖時,在使用IC座的場合下,一定要特別注意IC座上定位槽放置的方位是否正確,并注意各個IC腳位是否正確,例如第1腳只能位于IC座的右下角線或者左上角,而且緊靠定位槽(從焊接面看。5.進(jìn)出接線端布置(1相關(guān)聯(lián)的兩引線端不要距離太大,一般為23/10英寸左右較合適。(2進(jìn)出線端盡可能集中在1至2個側(cè)面,不要太過離散。6.設(shè)計布線圖時要注意管腳排列順序,元件腳間距要合理。7.在保證電路性能要求的前提下,設(shè)計時應(yīng)力求走線合理,少用外接跨線,并按一