資深工程師PCB設計經驗總結
發布時間:2011-10-25
中心議題:
zuoweiyigedianzigongchengshishejidianlushiyixiangbibeideyinggongfu,danshiyuanlishejizaiwanmei,ruguodianlubanshejibuhelixingnengjiangdadazhekou,yanzhongshishenzhibunengzhengchanggongzuo。genjuwodejingyan,wozongjiechuyixiayixiePCB設計中應該注意的地方,希望能對您有所啟示。
不管用什麼軟件,PCB設計有個大致的程序,按順序來會省時省力,因此我將按製作流程來介紹一下。(由於protel界麵風格與windows視窗接近,操作習慣也相近,且有強大的仿真功能,使用的人比較多,將以此軟件作說明。)
原理圖設計是前期準備工作,經常見到初學者為了省事直接就去畫PCBbanle,zheyangjiangdebuchangshi,duijiandandebanzi,ruguoshulianliucheng,bufangkeyitiaoguo。danshiduiyuchuxuezheyidingyaoanliuchenglai,zheyangyifangmiankeyiyangchenglianghaodexiguan,lingyifangmianduifuzadedianluyezhiyouzheyangcainengbimianchucuo。
在zai畫hua原yuan理li圖tu時shi,層ceng次ci設she計ji時shi要yao注zhu意yi各ge個ge文wen件jian最zui後hou要yao連lian接jie為wei一yi個ge整zheng體ti,這zhe同tong樣yang對dui以yi後hou的de工gong作zuo有you重zhong要yao意yi義yi。由you於yu,軟ruan件jian的de差cha別bie有you些xie軟ruan件jian會hui出chu現xian看kan似si相xiang連lian實shi際ji未wei連lian(電氣性能上)的de情qing況kuang。如ru果guo不bu用yong相xiang關guan檢jian測ce工gong具ju檢jian測ce,萬wan一yi出chu了le問wen題ti,等deng板ban子zi做zuo好hao了le才cai發fa現xian就jiu晚wan了le。因yin此ci一yi再zai強qiang調tiao按an順shun序xu來lai做zuo的de重zhong要yao性xing,希xi望wang引yin起qi大da家jia的de注zhu意yi。
原理圖是根據設計的項目來的,隻要電性連接正確沒什麼好說的。下麵我們重點討論一下具體的製板程序中的問題。
1.製作物理邊框
封閉的物理邊框對以後的元件布局、走(zou)線(xian)來(lai)說(shuo)是(shi)個(ge)基(ji)本(ben)平(ping)台(tai),也(ye)對(dui)自(zi)動(dong)布(bu)局(ju)起(qi)著(zhe)約(yue)束(shu)作(zuo)用(yong),否(fou)則(ze),從(cong)原(yuan)理(li)圖(tu)過(guo)來(lai)的(de)元(yuan)件(jian)會(hui)不(bu)知(zhi)所(suo)措(cuo)的(de)。但(dan)這(zhe)裏(li)一(yi)定(ding)要(yao)注(zhu)意(yi)精(jing)確(que),否(fou)則(ze)以(yi)後(hou)出(chu)現(xian)安(an)裝(zhuang)問(wen)題(ti)麻(ma)煩(fan)可(ke)就(jiu)大(da)了(le)。還(hai)有(you)就(jiu)是(shi)拐(guai)角(jiao)地(di)方(fang)最(zui)好(hao)用(yong)圓(yuan)弧(hu),一(yi)方(fang)麵(mian)可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)尖(jian)角(jiao)劃(hua)傷(shang)工(gong)人(ren),同(tong)時(shi)又(you)可(ke)以(yi)減(jian)輕(qing)應(ying)力(li)作(zuo)用(yong)。以(yi)前(qian)我(wo)的(de)一(yi)個(ge)產(chan)品(pin)老(lao)是(shi)在(zai)運(yun)輸(shu)過(guo)程(cheng)中(zhong)有(you)個(ge)別(bie)機(ji)器(qi)出(chu)現(xian)麵(mian)殼(ke)PCB板斷裂的情況,改用圓弧後就好了。
2.元件和網絡的引入
把(ba)元(yuan)件(jian)和(he)網(wang)絡(luo)引(yin)人(ren)畫(hua)好(hao)的(de)邊(bian)框(kuang)中(zhong)應(ying)該(gai)很(hen)簡(jian)單(dan),但(dan)是(shi)這(zhe)裏(li)往(wang)往(wang)會(hui)出(chu)問(wen)題(ti),一(yi)定(ding)要(yao)細(xi)心(xin)地(di)按(an)提(ti)示(shi)的(de)錯(cuo)誤(wu)逐(zhu)個(ge)解(jie)決(jue),不(bu)然(ran)後(hou)麵(mian)要(yao)費(fei)更(geng)大(da)的(de)力(li)氣(qi)。這(zhe)裏(li)的(de)問(wen)題(ti)一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)有(you)以(yi)下(xia)一(yi)些(xie):
元件的封裝形式找不到,元件網絡問題,有未使用的元件或管腳,對照提示這些問題可以很快搞定的。
3.元件的布局
元件的布局與走線對產品的壽命、穩定性、電磁兼容都有很大的影響,是應該特別注意的地方。一般來說應該有以下一些原則:
(1)放置順序
先放置與結構有關的固定位置的元器件,如電源插座、指示燈、開關、連接件之類,這些器件放置好後用軟件的LOCK功能將其鎖定,使之以後不會被誤移動。再放置線路上的特殊元件和大的元器件,如發熱元件、變壓器、IC等。最後放置小器件。
(2)注意散熱
元件布局還要特別注意散熱問題。對於大功率電路,應該將那些發熱元件如功率管、變壓器等盡量靠邊分散布局放置,便於熱量散發,不要集中在一個地方,也不要高電容太近以免使電解液過早老化。
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4.布線
布線原則
走線的學問是非常高深的,每人都會有自己的體會,但還是有些通行的原則的。
◆高頻數字電路走線細一些、短一些好
◆大電流信號、高電壓信號與小信號之間應該注意隔離(隔離距離與要承受的耐壓有關,通常情況下在2KV時板上要距離2mm,在此之上以比例算還要加大,例如若要承受3KV的耐壓測試,則高低壓線路之間的距離應在3.5mm以上,許多情況下為避免爬電,還在印製線路板上的高低壓之間開槽。)
◆兩麵板布線時,兩麵的導線宜相互垂直、斜交、或彎曲走線,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製導線應盡量避兔相鄰平行,以免發生回授,在這些導線之間最好加接地線。
◆走線拐角盡可能大於90度,杜絕90度以下的拐角,也盡量少用90度拐角
◆同是地址線或者數據線,走線長度差異不要太大,否則短線部分要人為走彎線作補償
◆走線盡量走在焊接麵,特別是通孔工藝的PCB
◆盡量少用過孔、跳線
◆單麵板焊盤必須要大,焊盤相連的線一定要粗,能放淚滴就放淚滴,一般的單麵板廠家質量不會很好,否則對焊接和RE-WORK都會有問題
◆大麵積敷銅要用網格狀的,以防止波焊時板子產生氣泡和因為熱應力作用而彎曲,但在特殊場合下要考慮GND的流向,大小,不能簡單的用銅箔填充了事,而是需要去走線
◆元器件和走線不能太靠邊放,一般的單麵板多為紙質板,受力後容易斷裂,如果在邊緣連線或放元器件就會受到影響
◆必須考慮生產、調試、維修的方便性
duimonidianlulaishuochulididewentishihenzhongyaode,dishangchanshengdezaoshengwangwangbubianyuliao,keshiyidanchanshengjianghuidailaijidademafan,yinggaiweiyuchouduan。duiyugongfangdianlu,jiweixiaodedizaoshengdouhuiyinweihoujidefangdaduiyinzhichanshengmingxiandeyingxiang;在高精度A/D轉換電路中,如果地線上有高頻分量存在將會產生一定的溫漂,影響放大器的工作。這時可以在板子的4角加退藕電容,一腳和板子上的地連,一腳連到安裝孔上去(通過螺釘和機殼連),這樣可將此分量慮去,放大器及AD也就穩定了。
另外,電磁兼容問題在目前人們對環保產品倍加關注的情況下顯得更加重要了。一般來說電磁信號的來源有3個:信號源,輻射,傳輸線。晶振shichangjiandeyizhonggaopinxinhaoyuan,zaigonglvpushangjingzhendegecixiebonengliangzhihuimingxiangaochupingjunzhi。kexingdezuofashikongzhixinhaodefudu,jingzhenwaikejiedi,duiganraoxinhaojinxingpingbi,caiyongteshudelvbodianlujiqijiandeng。
需要特別說明的是蛇形走線,因為應用場合不同其作用也是不同的,在電腦的主板中用在一些時鍾信號上,如PCIClk、AGP-Clk,它的作用有兩點:1、阻抗匹配 2、濾波電感。
對一些重要信號,如INTELHUB架構中的HUBLink,一共13根,頻率可達233MHZ,要求必須嚴格等長,以消除時滯造成的隱患,這時,蛇形走線是唯一的解決辦法。
一般來講,蛇形走線的線距>=2倍的線寬;若在普通PCB板中,除了具有濾波電感的作用外,還可作為收音機天線的電感線圈等等。
5.調整完善
完成布線後,要做的就是對文字、個別元件、走線做些調整以及敷銅(這項工作不宜太早,否則會影響速度,又給布線帶來麻煩),同樣是為了便於進行生產、調試、維修。
敷銅通常指以大麵積的銅箔去填充布線後留下的空白區,可以鋪GND的銅箔,也可以鋪VCC的銅箔(但這樣一旦短路容易燒毀器件,最好接地,除非不得已用來加大電源的導通麵積,以承受較大的電流才接VCC)。包地則通常指用兩根地線(TRAC)包住一撮有特殊要求的信號線,防止它被別人幹擾或幹擾別人。
如果用敷銅代替地線一定要注意整個地是否連通,電流大小、流向與有無特殊要求,以確保減少不必要的失誤。
6.檢查核對網絡
有you時shi候hou會hui因yin為wei誤wu操cao作zuo或huo疏shu忽hu造zao成cheng所suo畫hua的de板ban子zi的de網wang絡luo關guan係xi與yu原yuan理li圖tu不bu同tong,這zhe時shi檢jian察cha核he對dui是shi很hen有you必bi要yao的de。所suo以yi畫hua完wan以yi後hou切qie不bu可ke急ji於yu交jiao給gei製zhi版ban廠chang家jia,應ying該gai先xian做zuo核he對dui,後hou再zai進jin行xing後hou續xu工gong作zuo。
7.使用仿真功能
完wan成cheng這zhe些xie工gong作zuo後hou,如ru果guo時shi間jian允yun許xu還hai可ke以yi進jin行xing軟ruan件jian仿fang真zhen。特te別bie是shi高gao頻pin數shu字zi電dian路lu,這zhe樣yang可ke以yi提ti前qian發fa現xian一yi些xie問wen題ti,大da大da減jian少shao以yi後hou的de調tiao試shi工gong作zuo量liang。
- PCB設計經驗總結
- 先對原理圖進行設計
- 完成後使用仿真功能
zuoweiyigedianzigongchengshishejidianlushiyixiangbibeideyinggongfu,danshiyuanlishejizaiwanmei,ruguodianlubanshejibuhelixingnengjiangdadazhekou,yanzhongshishenzhibunengzhengchanggongzuo。genjuwodejingyan,wozongjiechuyixiayixiePCB設計中應該注意的地方,希望能對您有所啟示。
不管用什麼軟件,PCB設計有個大致的程序,按順序來會省時省力,因此我將按製作流程來介紹一下。(由於protel界麵風格與windows視窗接近,操作習慣也相近,且有強大的仿真功能,使用的人比較多,將以此軟件作說明。)
原理圖設計是前期準備工作,經常見到初學者為了省事直接就去畫PCBbanle,zheyangjiangdebuchangshi,duijiandandebanzi,ruguoshulianliucheng,bufangkeyitiaoguo。danshiduiyuchuxuezheyidingyaoanliuchenglai,zheyangyifangmiankeyiyangchenglianghaodexiguan,lingyifangmianduifuzadedianluyezhiyouzheyangcainengbimianchucuo。
在zai畫hua原yuan理li圖tu時shi,層ceng次ci設she計ji時shi要yao注zhu意yi各ge個ge文wen件jian最zui後hou要yao連lian接jie為wei一yi個ge整zheng體ti,這zhe同tong樣yang對dui以yi後hou的de工gong作zuo有you重zhong要yao意yi義yi。由you於yu,軟ruan件jian的de差cha別bie有you些xie軟ruan件jian會hui出chu現xian看kan似si相xiang連lian實shi際ji未wei連lian(電氣性能上)的de情qing況kuang。如ru果guo不bu用yong相xiang關guan檢jian測ce工gong具ju檢jian測ce,萬wan一yi出chu了le問wen題ti,等deng板ban子zi做zuo好hao了le才cai發fa現xian就jiu晚wan了le。因yin此ci一yi再zai強qiang調tiao按an順shun序xu來lai做zuo的de重zhong要yao性xing,希xi望wang引yin起qi大da家jia的de注zhu意yi。
原理圖是根據設計的項目來的,隻要電性連接正確沒什麼好說的。下麵我們重點討論一下具體的製板程序中的問題。
1.製作物理邊框
封閉的物理邊框對以後的元件布局、走(zou)線(xian)來(lai)說(shuo)是(shi)個(ge)基(ji)本(ben)平(ping)台(tai),也(ye)對(dui)自(zi)動(dong)布(bu)局(ju)起(qi)著(zhe)約(yue)束(shu)作(zuo)用(yong),否(fou)則(ze),從(cong)原(yuan)理(li)圖(tu)過(guo)來(lai)的(de)元(yuan)件(jian)會(hui)不(bu)知(zhi)所(suo)措(cuo)的(de)。但(dan)這(zhe)裏(li)一(yi)定(ding)要(yao)注(zhu)意(yi)精(jing)確(que),否(fou)則(ze)以(yi)後(hou)出(chu)現(xian)安(an)裝(zhuang)問(wen)題(ti)麻(ma)煩(fan)可(ke)就(jiu)大(da)了(le)。還(hai)有(you)就(jiu)是(shi)拐(guai)角(jiao)地(di)方(fang)最(zui)好(hao)用(yong)圓(yuan)弧(hu),一(yi)方(fang)麵(mian)可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)尖(jian)角(jiao)劃(hua)傷(shang)工(gong)人(ren),同(tong)時(shi)又(you)可(ke)以(yi)減(jian)輕(qing)應(ying)力(li)作(zuo)用(yong)。以(yi)前(qian)我(wo)的(de)一(yi)個(ge)產(chan)品(pin)老(lao)是(shi)在(zai)運(yun)輸(shu)過(guo)程(cheng)中(zhong)有(you)個(ge)別(bie)機(ji)器(qi)出(chu)現(xian)麵(mian)殼(ke)PCB板斷裂的情況,改用圓弧後就好了。
2.元件和網絡的引入
把(ba)元(yuan)件(jian)和(he)網(wang)絡(luo)引(yin)人(ren)畫(hua)好(hao)的(de)邊(bian)框(kuang)中(zhong)應(ying)該(gai)很(hen)簡(jian)單(dan),但(dan)是(shi)這(zhe)裏(li)往(wang)往(wang)會(hui)出(chu)問(wen)題(ti),一(yi)定(ding)要(yao)細(xi)心(xin)地(di)按(an)提(ti)示(shi)的(de)錯(cuo)誤(wu)逐(zhu)個(ge)解(jie)決(jue),不(bu)然(ran)後(hou)麵(mian)要(yao)費(fei)更(geng)大(da)的(de)力(li)氣(qi)。這(zhe)裏(li)的(de)問(wen)題(ti)一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)有(you)以(yi)下(xia)一(yi)些(xie):
元件的封裝形式找不到,元件網絡問題,有未使用的元件或管腳,對照提示這些問題可以很快搞定的。
3.元件的布局
元件的布局與走線對產品的壽命、穩定性、電磁兼容都有很大的影響,是應該特別注意的地方。一般來說應該有以下一些原則:
(1)放置順序
先放置與結構有關的固定位置的元器件,如電源插座、指示燈、開關、連接件之類,這些器件放置好後用軟件的LOCK功能將其鎖定,使之以後不會被誤移動。再放置線路上的特殊元件和大的元器件,如發熱元件、變壓器、IC等。最後放置小器件。
(2)注意散熱
元件布局還要特別注意散熱問題。對於大功率電路,應該將那些發熱元件如功率管、變壓器等盡量靠邊分散布局放置,便於熱量散發,不要集中在一個地方,也不要高電容太近以免使電解液過早老化。
[page]
4.布線
布線原則
走線的學問是非常高深的,每人都會有自己的體會,但還是有些通行的原則的。
◆高頻數字電路走線細一些、短一些好
◆大電流信號、高電壓信號與小信號之間應該注意隔離(隔離距離與要承受的耐壓有關,通常情況下在2KV時板上要距離2mm,在此之上以比例算還要加大,例如若要承受3KV的耐壓測試,則高低壓線路之間的距離應在3.5mm以上,許多情況下為避免爬電,還在印製線路板上的高低壓之間開槽。)
◆兩麵板布線時,兩麵的導線宜相互垂直、斜交、或彎曲走線,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製導線應盡量避兔相鄰平行,以免發生回授,在這些導線之間最好加接地線。
◆走線拐角盡可能大於90度,杜絕90度以下的拐角,也盡量少用90度拐角
◆同是地址線或者數據線,走線長度差異不要太大,否則短線部分要人為走彎線作補償
◆走線盡量走在焊接麵,特別是通孔工藝的PCB
◆盡量少用過孔、跳線
◆單麵板焊盤必須要大,焊盤相連的線一定要粗,能放淚滴就放淚滴,一般的單麵板廠家質量不會很好,否則對焊接和RE-WORK都會有問題
◆大麵積敷銅要用網格狀的,以防止波焊時板子產生氣泡和因為熱應力作用而彎曲,但在特殊場合下要考慮GND的流向,大小,不能簡單的用銅箔填充了事,而是需要去走線
◆元器件和走線不能太靠邊放,一般的單麵板多為紙質板,受力後容易斷裂,如果在邊緣連線或放元器件就會受到影響
◆必須考慮生產、調試、維修的方便性
duimonidianlulaishuochulididewentishihenzhongyaode,dishangchanshengdezaoshengwangwangbubianyuliao,keshiyidanchanshengjianghuidailaijidademafan,yinggaiweiyuchouduan。duiyugongfangdianlu,jiweixiaodedizaoshengdouhuiyinweihoujidefangdaduiyinzhichanshengmingxiandeyingxiang;在高精度A/D轉換電路中,如果地線上有高頻分量存在將會產生一定的溫漂,影響放大器的工作。這時可以在板子的4角加退藕電容,一腳和板子上的地連,一腳連到安裝孔上去(通過螺釘和機殼連),這樣可將此分量慮去,放大器及AD也就穩定了。
另外,電磁兼容問題在目前人們對環保產品倍加關注的情況下顯得更加重要了。一般來說電磁信號的來源有3個:信號源,輻射,傳輸線。晶振shichangjiandeyizhonggaopinxinhaoyuan,zaigonglvpushangjingzhendegecixiebonengliangzhihuimingxiangaochupingjunzhi。kexingdezuofashikongzhixinhaodefudu,jingzhenwaikejiedi,duiganraoxinhaojinxingpingbi,caiyongteshudelvbodianlujiqijiandeng。
需要特別說明的是蛇形走線,因為應用場合不同其作用也是不同的,在電腦的主板中用在一些時鍾信號上,如PCIClk、AGP-Clk,它的作用有兩點:1、阻抗匹配 2、濾波電感。
對一些重要信號,如INTELHUB架構中的HUBLink,一共13根,頻率可達233MHZ,要求必須嚴格等長,以消除時滯造成的隱患,這時,蛇形走線是唯一的解決辦法。
一般來講,蛇形走線的線距>=2倍的線寬;若在普通PCB板中,除了具有濾波電感的作用外,還可作為收音機天線的電感線圈等等。
5.調整完善
完成布線後,要做的就是對文字、個別元件、走線做些調整以及敷銅(這項工作不宜太早,否則會影響速度,又給布線帶來麻煩),同樣是為了便於進行生產、調試、維修。
敷銅通常指以大麵積的銅箔去填充布線後留下的空白區,可以鋪GND的銅箔,也可以鋪VCC的銅箔(但這樣一旦短路容易燒毀器件,最好接地,除非不得已用來加大電源的導通麵積,以承受較大的電流才接VCC)。包地則通常指用兩根地線(TRAC)包住一撮有特殊要求的信號線,防止它被別人幹擾或幹擾別人。
如果用敷銅代替地線一定要注意整個地是否連通,電流大小、流向與有無特殊要求,以確保減少不必要的失誤。
6.檢查核對網絡
有you時shi候hou會hui因yin為wei誤wu操cao作zuo或huo疏shu忽hu造zao成cheng所suo畫hua的de板ban子zi的de網wang絡luo關guan係xi與yu原yuan理li圖tu不bu同tong,這zhe時shi檢jian察cha核he對dui是shi很hen有you必bi要yao的de。所suo以yi畫hua完wan以yi後hou切qie不bu可ke急ji於yu交jiao給gei製zhi版ban廠chang家jia,應ying該gai先xian做zuo核he對dui,後hou再zai進jin行xing後hou續xu工gong作zuo。
7.使用仿真功能
完wan成cheng這zhe些xie工gong作zuo後hou,如ru果guo時shi間jian允yun許xu還hai可ke以yi進jin行xing軟ruan件jian仿fang真zhen。特te別bie是shi高gao頻pin數shu字zi電dian路lu,這zhe樣yang可ke以yi提ti前qian發fa現xian一yi些xie問wen題ti,大da大da減jian少shao以yi後hou的de調tiao試shi工gong作zuo量liang。
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