PCB布板技巧綜合

1、PCB布板技巧綜合在電子系統(tǒng)設(shè)計中， 為了少走彎路和節(jié)省時間， 應(yīng)充分考慮并滿足抗干擾性的要求， 避免在設(shè)計完成后再去進行抗干擾的補救措施。形成干擾的基本要素有三個：（1 ）干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號，用數(shù)學(xué)語言描述如下： du/dt ， di/dt 大的地方就是干擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機、高頻時鐘等都可能成為干擾源。（ 2 ）傳播路徑，指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。（ 3 ）敏感器件，指容易被干擾的對象。如： A/D 、 D/A 變換器，單片機，數(shù)字 IC ， 弱信號放大器等?？垢蓴_設(shè)計的基本原則是：抑制干擾源

2、，切斷干擾傳播路徑，提高敏感器件的抗干擾性能。（類似于傳染病的預(yù)防）1 抑制干擾源抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的 du/dt ， di/dt 。這是抗干擾設(shè)計中最優(yōu)先考慮和最重要的原則， 常常會起到事半功倍的效果。 減小干擾源的 du/dt 主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電容來實現(xiàn)。 減小干擾源的 di/dt 則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實現(xiàn)。抑制干擾源的常用措施如下：（ 1 ）繼電器線圈增加續(xù)流二極管，消除斷開線圈時產(chǎn)生的反電動勢干擾。僅加續(xù)流二極管會使繼電器的斷開時間滯后，增加穩(wěn)壓二極管后繼電器在單位時間內(nèi)可動作更多的次數(shù)。（2 ）在繼電器接點兩端并接火花抑制電路（一

3、般是RC 串聯(lián)電路，電阻一般選幾K 到幾十 K ，電容選 0.01uF ），減小電火花影響。（3 ）給電機加濾波電路，注意電容、電感引線要盡量短。（4 ）電路板上每個IC 要并接一個0.01 F 0.1 F 高頻電容，以減小IC 對電源的影響。注意高頻電容的布線，連線應(yīng)靠近電源端并盡量粗短，否則， 等于增大了電容的等效串聯(lián)電阻，會影響濾波效果。（ 5 ）布線時避免 90 度折線，減少高頻噪聲發(fā)射。（ 6 ）可控硅兩端并接 RC 抑制電路，減小可控硅產(chǎn)生的噪聲（這個噪聲嚴(yán)重時可能會把可控硅擊穿的）。按干擾的傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類所謂傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾

4、噪聲和有用信號的頻帶不同，可以通過在導(dǎo)線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾噪聲的傳播，有時也可加隔離光耦來解決。電源噪聲的危害最大，要特別注意處理。 所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。一般的解決方法是增加干擾源與敏感器件的距離，用地線把它們隔離和在敏感器件上加蔽罩。切斷干擾傳播路徑的常用措施如下：（ 1 ）充分考慮電源對單片機的影響。電源做得好，整個電路的抗干擾就解決了一大半。許多單片機對電源噪聲很敏感 ,要給單片機電源加濾波電路或穩(wěn)壓器，以減小電源噪聲對單片機的干擾。比如，可以利用磁珠和電容組成 形濾波電路， 當(dāng)然條件要求不高時也可用 100 電阻代替磁珠。1 / 6（2 ）如果

5、單片機的I/O 口用來控制電機等噪聲器件，在I/O 口與噪聲源之間應(yīng)加隔離（增加 形濾波電路）。控制電機等噪聲器件，在I/O 口與噪聲源之間應(yīng)加隔離（增加 形濾波電路）。（ 3 ）注意晶振布線。晶振與單片機引腳盡量靠近，用地線把時鐘區(qū)隔離起來，晶振外殼接地并固定。此措施可解決許多疑難問題。（ 4 ）電路板合理分區(qū)，如強、弱信號，數(shù)字、模擬信號。盡可能把干擾源（如電機，繼電器）與敏感元件（如單片機）遠(yuǎn)離。（ 5 ）用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離， 數(shù)字地與模擬地要分離， 最后在一點接于電源地。 A/D 、D/A芯片布線也以此為原則，廠家分配A/D 、 D/A芯片引腳排列時已考慮此要求。（ 6 ）單片

6、機和大功率器件的地線要單獨接地，以減小相互干擾。大功率器件盡可能放在電路板邊緣。（ 7 ）在單片機 I/O 口，電源線，電路板連接線等關(guān)鍵地方使用抗干擾元件如磁珠、磁環(huán)、電源濾波器，屏蔽罩，可顯著提高電路的抗干擾性能。3 提高敏感器件的抗干擾性能提高敏感器件的抗干擾性能是指從敏感器件這邊考慮盡量減少對干擾噪聲的拾取，以及從不正常狀態(tài)盡快恢復(fù)的方法。提高敏感器件抗干擾性能的常用措施如下：（1 ）布線時盡量減少回路環(huán)的面積，以降低感應(yīng)噪聲。（2 ）布線時，電源線和地線要盡量粗。除減小壓降外，更重要的是降低耦合噪聲。（3 ）對于單片機閑置的 I/O 口，不要懸空，要接地或接電源。其它IC 的閑置端在

7、不改變系統(tǒng)邏輯的情況下接地或接電源。（4 ）對單片機使用電源監(jiān)控及看門狗電路，如：IMP809 ， IMP706 ， IMP813 ， X25043 ，X25045 等，可大幅度提高整個電路的抗干擾性能。（5 ）在速度能滿足要求的前提下，盡量降低單片機的晶振和選用低速數(shù)字電路。（6 ） IC 器件盡量直接焊在電路板上，少用IC 座。元件布置.元件布置合理是設(shè)計出優(yōu)質(zhì)的PCB 圖的基本前提。關(guān)于元件布置的要求主要有安裝、受力、受熱、信號、美觀六方面的要求。1.1. 安裝指在具體的應(yīng)用場合下，為了將電路板順利安裝進機箱、外殼、插槽，不致發(fā)生空間干涉、短路等事故， 并使指定接插件處于機箱或外殼上的指

8、定位置而提出的一系列基本要求。這里不再贅述。1.2. 受力電路板應(yīng)能承受安裝和工作中所受的各種外力和震動。為此電路板應(yīng)具有合理的形狀，板上的各種孔（螺釘孔、異型孔）的位置要合理安排。一般孔與板邊距離至少要大于孔的直徑。同時還要注意異型孔造成的板的最薄弱截面也應(yīng)具有足夠的抗彎強度。板上直接 伸 出設(shè)備外殼的接插件尤其要合理固定，保證長期使用的可靠性。1.3. 受熱對于大功率的、 發(fā)熱嚴(yán)重的器件，除保證散熱條件外，還要注意放置在適當(dāng)?shù)奈恢?。尤其在精密的模擬系統(tǒng)中，要格外注意這些器件產(chǎn)生的溫度場對脆弱的前級放大電路的不利影響。一般功率非常大的部分應(yīng)單獨做成一個模塊，并與信號處理電路間采取一定的熱隔離

9、措施。 1.4. 信號信號的干擾 PCB 版圖設(shè)計中所要考慮的最重要的因素。 幾個最基本的方面是： 弱信號電路與強信號電路分開甚至隔離； 交流部分與直流部分分開； 高頻部分與低頻部分分開； 注意信2 / 6號線的走向；地線的布置；適當(dāng)?shù)钠帘巍V波等措施。這些都是大量的論著反復(fù)強調(diào)過的，這里不再重復(fù)。1.5. 美觀不僅要考慮元件放置的整齊有序， 更要考慮走線的優(yōu)美流暢。 由于一般外行人有時更強調(diào)前者，以此來片面評價電路設(shè)計的優(yōu)劣， 為了產(chǎn)品的形象， 在性能要求不苛刻時要優(yōu)先考慮前者。但是，在高性能的場合，如果不得不采用雙面板，而且電路板也封裝在里面，平時看不見，就應(yīng)該優(yōu)先強調(diào)走線的美觀。下一小節(jié)

10、將會具體討論布線的 美學(xué) 。印制電路設(shè)計中的工藝缺陷一、焊盤的重疊1、焊盤（除表面貼焊盤外）的重疊，意味孔的重疊，在鉆孔工序會因為在一處多次鉆孔導(dǎo)致斷鉆頭，導(dǎo)致孔的損傷。2、多層板中兩個孔重疊，如一個孔位為隔離盤，另一孔位為連接盤（花焊盤），這樣繪出底片后表現(xiàn)為隔離盤，造成的報廢。二、圖形層的濫用1、在一些圖形層上做了一些無用的連線，本來是四層板卻設(shè)計了五層以上的線路，使造成誤解。2、設(shè)計時圖省事，以Protel軟件為例對各層都有的線用Board層去畫，又用Board層去劃標(biāo)注線，這樣在進行光繪數(shù)據(jù)時，因為未選Board層，漏掉連線而斷路，或者會因為選擇 Board層的標(biāo)注線而短路，因此設(shè)計時

11、保持圖形層的完整和清晰。3、違反常規(guī)性設(shè)計，如元件面設(shè)計在Bottom層，焊接面設(shè)計在Top ，造成不便。三、字符的亂放1、字符蓋焊盤SMD焊片，給印制板的通斷測試及元件的焊接帶來不便。2、字符設(shè)計的太小，造成絲網(wǎng)印刷的困難，太大會使字符相互重疊，難以分辨。四、單面焊盤孔徑的設(shè)置1、單面焊盤一般不鉆孔，若鉆孔需標(biāo)注，其孔徑應(yīng)設(shè)計為零。如果設(shè)計了數(shù)值，這樣在產(chǎn)生鉆孔數(shù)據(jù)時，此位置就出現(xiàn)了孔的座標(biāo)，而出現(xiàn)問題。2、單面焊盤如鉆孔應(yīng)特殊標(biāo)注。五、用填充塊畫焊盤用填充塊畫焊盤在設(shè)計線路時能夠通過 DRC 檢查，但對于加工是不行的， 因此類焊盤不能直接生成阻焊數(shù)據(jù)，在上阻焊劑時，該填充塊區(qū)域?qū)⒈蛔韬竸└?/p>

12、蓋，導(dǎo)致器件焊裝困難。六、電地層又是花焊盤又是連線因為設(shè)計成花焊盤方式的電源， 地層與實際印制板上的圖像是相反的， 所有的連線都是隔離線，這一點設(shè)計者應(yīng)非常清楚。 這里順便說一下， 畫幾組電源或幾種地的隔離線時應(yīng)小心，不能留下缺口，使兩組電源短路，也不能造成該連接的區(qū)域封鎖（使一組電源被分開）。七、加工層次定義不明確1、單面板設(shè)計在TOP層，如不加說明正反做，也許制出來的板子裝上器件而不好焊接。2、例如一個四層板設(shè)計時采用TOP mid1 、 mid2 bottom四層，但加工時不是按這樣的順序放置，這就要求說明。八、設(shè)計中的填充塊太多或填充塊用極細(xì)的線填充1、產(chǎn)生光繪數(shù)據(jù)有丟失的現(xiàn)象，光繪數(shù)

13、據(jù)不完全。2、因填充塊在光繪數(shù)據(jù)處理時是用線一條一條去畫的，因此產(chǎn)生的光繪數(shù)據(jù)量相當(dāng)大，增加了數(shù)據(jù)處理的難度。九、表面貼裝器件焊盤太短這是對通斷測試而言的，對于太密的表面貼裝器件，其兩腳之間的間距相當(dāng)小，焊盤也相當(dāng)3 / 6細(xì)，安裝測試針，必須上下（左右）交錯位置，如焊盤設(shè)計的太短，雖然不影響器件安裝，但會使測試針錯不開位。十、大面積網(wǎng)格的間距太小組成大面積網(wǎng)格線同線之間的邊緣太?。ㄐ∮?.3mm ），在印制板制造過程中，圖轉(zhuǎn)工序在顯完影之后容易產(chǎn)生很多碎膜附著在板子上，造成斷線。十一、大面積銅箔距外框的距離太近大面積銅箔距外框應(yīng)至少保證0.2mm以上的間距， 因在銑外形時如銑到銅箔上容易造成

14、銅箔起翹及由其引起的阻焊劑脫落問題。十二、外形邊框設(shè)計的不明確有的客戶在Keep layer 、Board layer 、Top over layer等都設(shè)計了外形線且這些外形線不重合，造成pcb生產(chǎn)廠家很難判斷以哪條外形線為準(zhǔn)。十三、圖形設(shè)計不均勻在進行圖形電鍍時造成鍍層不均勻，影響質(zhì)量。十四、異型孔太短異形孔的長 /寬應(yīng) =2 ： 1 ，寬度應(yīng) 1.0mm ，否則，鉆床在加工異型孔時極易斷鉆，造成加工困難，增加成本。PCB設(shè)計的一般原則印制電路板 (pcb) 是電子產(chǎn)品中電路元件和器件的支撐件它提供電路元件和器件之間的電氣連接。隨著電于技術(shù)的飛速發(fā)展，pcb 的密度越來越高。pcb設(shè)計的好

15、壞對抗干擾能力影響很大因此，在進行pcb設(shè)計時必須遵守pcb 設(shè)計的一般原則，并應(yīng)符合抗干擾設(shè)計的要求。 要使電子電路獲得最佳性能，元器件的布局及導(dǎo)線的布設(shè)是很重要的。為了設(shè)計質(zhì)量好、造價低的pcb 應(yīng)遵循以下一般原則：1. 布局首先，要考慮 pcb 尺寸大小。 pcb 尺寸過大時， 印制線條長， 阻抗增加， 抗噪聲能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定pcb 尺寸后再確定特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局。2. 盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元

16、件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。3. 某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時手不易觸及的地方。4. 重量超過 15g 的元器件、應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應(yīng)裝在整機的機箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問題。熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。5. 對于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機的結(jié)構(gòu)要求。若是機內(nèi)調(diào)節(jié)， 應(yīng)放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方； 若是機外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機箱面板上的位置相適應(yīng)。6. 應(yīng)留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。根據(jù)電路的功能單

17、元對電路的全部元器件進行布局時，要符合以下原則： 按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。 以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在pcb 上盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。 在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使4 / 6元器件平行排列。這樣，不但美觀而且裝焊容易易于批量生產(chǎn)。 位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2mm 。電路板的最佳形狀為矩形。長寬比為3： 2 成 4： 3 。電路板面尺寸大于200x150mm時應(yīng)考慮電路板所受的機械強度。7布線布線

18、的原則如下：輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發(fā)生反饋藕合。印制攝導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基扳間的粘附強度和流過它們的電流值決定。當(dāng)銅箔厚度為 0.05mm 、寬度為 1 1.5mm 時通過 2a 的電流， 溫度不會高于 3，因此導(dǎo)線寬度為 1.5mm 可滿足要求。 對于集成電路， 尤其是數(shù)字電路， 通常選 0.020.3mm導(dǎo)線寬度。當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線尤其是電源線和地線。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于集成電路， 尤其是數(shù)字電路， 只要工藝允許，可使間距小至 58mm 。印刷線路板的布線要注意以下問題：專用零伏線，電

19、源線的走線寬度1mm；電源線和地線盡可能靠近，整塊印刷板上的電源與地要呈“井 ”字形分布，以便使分布線電流達到均衡；要為模擬電路專門提供一根零伏線； 為減少線間串?dāng)_， 必要時可增加印刷線條間距離，注意；安插一些零伏線作為線間隔離；印刷電路的插頭也要多安排一些零伏線作為線間隔離；特別注意電流流通中的導(dǎo)線環(huán)路尺寸；如有可能在控制線 （于印刷板上） 的入口處加接 r-c 去耦，以便消除傳輸中可能出現(xiàn)的干擾因素；印刷弧上的線寬不要突變，導(dǎo)線不要突然拐角(=90度 ) 。焊盤焊盤要比器件引線直徑大一些。 但焊盤太大易形成虛焊。 焊盤外徑 d 一般不小于 (d+1.2)mm ，其中 d 為引線孔徑。對高密度的數(shù)字電路，焊盤最小直徑可取(d+1.0)mm 。pcb及電路抗干擾措施印制電路板的抗干擾設(shè)計與具體電路有著密切的關(guān)系，這里僅就pcb 抗干擾設(shè)計的幾項常用措施做一些說明。1電源線設(shè)計根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加租電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時、使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。2. 地線設(shè)計地線設(shè)計的原則是：數(shù)字地與模擬地分開。 若線路板上既有邏輯電路又有線性電路， 應(yīng)使它們盡量分開。 低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點并聯(lián)接地，實際布線有困難時