作為一個電子工程師設(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PCB設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的地方,希望能對您有所啟示,。
不管用什么軟件,,PCB設(shè)計(jì)有個大致的程序,按順序來會省時省力,,因此我將按制作流程來介紹一下,。(由于protel界面風(fēng)格與windows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,將以此軟件作說明,。)
原理圖設(shè)計(jì)是前期準(zhǔn)備工作,,經(jīng)常見到初學(xué)者為了省事直接就去畫PCB板了,這樣將得不償失,,對簡單的板子,,如果熟練流程,不妨可以跳過,。但是對于初學(xué)者一定要按流程來,,這樣一方面可以養(yǎng)成良好的習(xí)慣,另一方面對復(fù)雜的電路也只有這樣才能避免出錯,。
在畫原理圖時,,層次設(shè)計(jì)時要注意各個文件最后要連接為一個整體,這同樣對以后的工作有重要意義,。由于,,軟件的差別有些軟件會出現(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)檢測工具檢測,萬一出了問題,,等板子做好了才發(fā)現(xiàn)就晚了,。因此一再強(qiáng)調(diào)按順序來做的重要性,希望引起大家的注意,。
原理圖是根據(jù)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目來的,,只要電性連接正確沒什么好說的。下面我們重點(diǎn)討論一下具體的制板程序中的問題,。
l,、制作物理邊框
封閉的物理邊框?qū)σ院蟮脑季帧⒆呔€來說是個基本平臺,,也對自動布局起著約束作用,,否則,從原理圖過來的元件會不知所措的,。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,同時又可以減輕應(yīng)力作用,。以前我的一個產(chǎn)品老是在運(yùn)輸過程中有個別機(jī)器出現(xiàn)面殼PCB板斷裂的情況,,改用圓弧后就好了。
2,、元件和網(wǎng)絡(luò)的引入
把元件和網(wǎng)絡(luò)引人畫好的邊框中應(yīng)該很簡單,,但是這里往往會出問題,一定要細(xì)心地按提示的錯誤逐個解決,,不然后面要費(fèi)更大的力氣,。這里的問題一般來說有以下一些:
元件的封裝形式找不到,元件網(wǎng)絡(luò)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(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,。一般來說應(yīng)該有以下一些原則:
3.l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,、開關(guān),、連接件之類,這些器件放置好后用軟件的LOCK功能將其鎖定,,使之以后不會被誤移動,。再放置線路上的特殊元件和大的元器件,如發(fā)熱元件,、變壓器,、IC等。最后放置小器件,。
3.2注意散熱
元件布局還要特別注意散熱問題,。對于大功率電路,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),不要集中在一個地方,,也不要高電容太近以免使電解液過早老化,。
4、布線
布線原則
走線的學(xué)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(shù)字電路走線細(xì)一些,、短一些好
◆大電流信號,、高電壓信號與小信號之間應(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(yīng)在3.5mm以上,,許多情況下為避免爬電,,還在印制線路板上的高低壓之間開槽。)
◆兩面板布線時,,兩面的導(dǎo)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制導(dǎo)線應(yīng)盡量避兔相鄰平行,,以免發(fā)生回授,,在這些導(dǎo)線之間最好加接地線。
◆走線拐角盡可能大于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(shù)據(jù)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(bǔ)償
◆走線盡量走在焊接面,,特別是通孔工藝的PCB
◆盡量少用過孔,、跳線
◆單面板焊盤必須要大,焊盤相連的線一定要粗,,能放淚滴就放淚滴,,一般的單面板廠家質(zhì)量不會很好,否則對焊接和RE-WORK都會有問題
◆大面積敷銅要用網(wǎng)格狀的,,以防止波焊時板子產(chǎn)生氣泡和因?yàn)闊釕?yīng)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,一般的單面板多為紙質(zhì)板,,受力后容易斷裂,,如果在邊緣連線或放元器件就會受到影響
◆必須考慮生產(chǎn)、調(diào)試,、維修的方便性
對模擬電路來說處理地的問題是很重要的,,地上產(chǎn)生的噪聲往往不便預(yù)料,可是一旦產(chǎn)生將會帶來極大的麻煩,,應(yīng)該未雨綢緞,。對于功放電路,,極微小的地噪聲都會因?yàn)楹蠹壍姆糯髮σ糍|(zhì)產(chǎn)生明顯的影響,;在高精度A/D轉(zhuǎn)換電路中,如果地線上有高頻分量存在將會產(chǎn)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(jī)殼連),,這樣可將此分量慮去,放大器及AD也就穩(wěn)定了,。
另外,,電磁兼容問題在目前人們對環(huán)保產(chǎn)品倍加關(guān)注的情況下顯得更加重要了。一般來說電磁信號的來源有3個:信號源,,輻射,,傳輸線。晶振是常見的一種高頻信號源,,在功率譜上晶振的各次諧波能量值會明顯高出平均值,??尚械淖龇ㄊ强刂菩盘柕姆龋д裢鈿そ拥?,對干擾信號進(jìn)行屏蔽,,采用特殊的濾波電路及器件等。
需要特別說明的是蛇形走線,,因?yàn)閼?yīng)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鐘信號上,如 PCIClk,、AGP-Clk,,它的作用有兩點(diǎn):1、阻抗匹配 2,、濾波電感,。
對一些重要信號,如 INTELHUB架構(gòu)中的HUBLink,,一共13根,,頻率可達(dá)233MHZ,要求必須嚴(yán)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(jī)天線的電感線圈等等。
5,、調(diào)整完善
完成布線后,,要做的就是對文字、個別元件,、走線做些調(diào)整以及敷銅(這項(xiàng)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后留下的空白區(qū),,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(dǎo)通面積,,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,,防止它被別人干擾或干擾別人,。
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(wǎng)絡(luò)
有時候會因?yàn)檎`操作或疏忽造成所畫的板子的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系與原理圖不同,,這時檢察核對是很有必要的。所以畫完以后切不可急于交給制版廠家,,應(yīng)該先做核對,,后再進(jìn)行后續(xù)工作。
7,、使用仿真功能
完成這些工作后,,如果時間允許還可以進(jìn)行軟件仿真。特別是高頻數(shù)字電路,,這樣可以提前發(fā)現(xiàn)一些問題,,大大減少以后的調(diào)試工作量。