PCB设计中的注意事项.doc

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1、作为一个电子工程师设计电路是一项必备的硬功夫,但是原理设计再完美,如果电路板设计不合理性能将大打折扣,严重时甚至不能正常工作。根据我的经验,我总结出以下一些设计中应该注意的地方,希望能对您有所启示。 不管用什么软件,设计有个大致的程序,按顺序来会省时省力,因此我将按制作流程来介绍一下。(由于界面风格与视窗接近,操作习惯也相近,且有强大的仿真功能,使用的人比较多,将以此软件作说明。) 原理图设计是前期准备工作,经常见到初学者为了省事直接就去画板了,这样将得不偿失,对简单的板子,如果熟练流程,不妨可以跳过。但是对于初学者一定要按流程来,这样一方面可以养成良好的习惯,另一方面对复杂的电路也只有这样才

2、能避免出错。 在画原理图时,层次设计时要注意各个文件最后要连接为一个整体,这同样对以后的工作有重要意义。由于,软件的差别有些软件会出现看似相连实际未连(电气性能上)的情况。如果不用相关检测工具检测,万一出了问题,等板子做好了才发现就晚了。因此一再强调按顺序来做的重要性,希望引起大家的注意。 原理图是根据设计的项目来的,只要电性连接正确没什么好说的。下面我们重点讨论一下具体的制板程序中的问题。、制作物理边框 封闭的物理边框对以后的元件布局、走线来说是个基本平台,也对自动布局起着约束作用,否则,从原理图过来的元件会不知所措的。但这里一定要注意精确,否则以后出现安装问题麻烦可就大了。还有就是拐角地方

3、最好用圆弧,一方面可以避免尖角划伤工人,同时又可以减轻应力作用。以前我的一个产品老是在运输过程中有个别机器出现面壳板断裂的情况,改用圆弧后就好了。、元件和网络的引入 把元件和网络引人画好的边框中应该很简单,但是这里往往会出问题,一定要细心地按提示的错误逐个解决,不然后面要费更大的力气。这里的问题一般来说有以下一些: 元件的封装形式找不到,元件网络问题,有未使用的元件或管脚,对照提示这些问题可以很快搞定的。、元件的布局 元件的布局与走线对产品的寿命、稳定性、电磁兼容都有很大的影响,是应该特别注意的地方。一般来说应该有以下一些原则:放置顺序 先放置与结构有关的固定位置的元器件,如电源插座、指示灯、

4、开关、连接件之类,这些器件放置好后用软件的功能将其锁定,使之以后不会被误移动。再放置线路上的特殊元件和大的元器件,如发热元件、变压器、IC等。最后放置小器件。注意散热 元件布局还要特别注意散热问题。对于大功率电路,应该将那些发热元件如功率管、变压器等尽量靠边分散布局放置,便于热量散发,不要集中在一个地方,也不要高电容太近以免使电解液过早老化。、布线 布线原则走线的学问是非常高深的,每人都会有自己的体会,但还是有些通行的原则的。 高频数字电路走线细一些、短一些好 大电流信号、高电压信号与小信号之间应该注意隔离(隔离距离与要承受的耐压有关,通常情况下在2时板上要距离2mm,在此之上以比例算还要加大

5、,例如若要承受的耐压测试,则高低压线路之间的距离应在3.5以上,许多情况下为避免爬电,还在印制线路板上的高低压之间开槽。)两面板布线时,两面的导线宜相互垂直、斜交、或弯曲走线,避免相互平行,以减小寄生耦合;作为电路的输人及输出用的印制导线应尽量避兔相邻平行,以免发生回授,在这些导线之间最好加接地线。走线拐角尽可能大于度,杜绝度以下的拐角,也尽量少用度拐角同是地址线或者数据线,走线长度差异不要太大,否则短线部分要人为走弯线作补偿走线尽量走在焊接面,特别是通孔工艺的尽量少用过孔、跳线单面板焊盘必须要大,焊盘相连的线一定要粗,能放泪滴就放泪滴,一般的单面板厂家质量不会很好,否则对焊接和都会有问题大面

6、积敷铜要用网格状的,以防止波焊时板子产生气泡和因为热应力作用而弯曲,但在特殊场合下要考虑的流向,大小,不能简单的用铜箔填充了事,而是需要去走线元器件和走线不能太靠边放,一般的单面板多为纸质板,受力后容易断裂,如果在边缘连线或放元器件就会受到影响必须考虑生产、调试、维修的方便性 对模拟电路来说处理地的问题是很重要的,地上产生的噪声往往不便预料,可是一旦产生将会带来极大的麻烦,应该未雨绸缎。对于功放电路,极微小的地噪声都会因为后级的放大对音质产生明显的影响;在高精度转换电路中,如果地线上有高频分量存在将会产生一定的温漂,影响放大器的工作。这时可以在板子的角加退藕电容,一脚和板子上的地连,一脚连到安

7、装孔上去(通过螺钉和机壳连),这样可将此分量虑去,放大器及也就稳定了。 另外,电磁兼容问题在目前人们对环保产品倍加关注的情况下显得更加重要了。一般来说电磁信号的来源有个:信号源,辐射,传输线。晶振是常见的一种高频信号源,在功率谱上晶振的各次谐波能量值会明显高出平均值。可行的做法是控制信号的幅度,晶振外壳接地,对干扰信号进行屏蔽,采用特殊的滤波电路及器件等。 需要特别说明的是蛇形走线,因为应用场合不同其作用也是不同的,在电脑的主板中用在一些时钟信号上,如 、-,它的作用有两点:、阻抗匹配 、滤波电感。 对一些重要信号,如 架构中的,一共根,频率可达,要求必须严格等长,以消除时滞造成的隐患,这时,

8、蛇形走线是唯一的解决办法。 一般来讲,蛇形走线的线距倍的线宽;若在普通PCB板中,除了具有滤波电感的作用外,还可作为收音机天线的电感线圈等等。、调整完善 完成布线后,要做的就是对文字、个别元件、走线做些调整以及敷铜(这项工作不宜太早,否则会影响速度,又给布线带来麻烦),同样是为了便于进行生产、调试、维修。 敷铜通常指以大面积的铜箔去填充布线后留下的空白区,可以铺的铜箔,也可以铺的铜箔(但这样一旦短路容易烧毁器件,最好接地,除非不得已用来加大电源的导通面积,以承受较大的电流才接)。包地则通常指用两根地线()包住一撮有特殊要求的信号线,防止它被别人干扰或干扰别人。如果用敷铜代替地线一定要注意整个地

9、是否连通,电流大小、流向与有无特殊要求,以确保减少不必要的失误。、检查核对网络 有时候会因为误操作或疏忽造成所画的板子的网络关系与原理图不同,这时检察核对是很有必要的。所以画完以后切不可急于交给制版厂家,应该先做核对,后再进行后续工作。、使用仿真功能 完成这些工作后,如果时间允许还可以进行软件仿真。特别是高频数字电路,这样可以提前发现一些问题,大大减少以后的调试工作量。一台性能优良的仪器,除选择高质量的元器件,合理的电路外,印刷线路板的组件布局和电气联机方向的正确结构设计是决定仪器能否可靠工作的一个关键问题,对同一种组件和参数的电路,由于组件布局设计和电气联机方向的不同会产生不同的结果,其结果

10、可能存在很大的差异。因而,必须把如何正确设计印刷线路板组件布局的结构和正确选择布线方向及整体仪器的工艺结构三方面联合起来考虑,合理的工艺结构,既可消除因布线不当而产生的噪声干扰,同时便于生产中的安装、调试与检修等。下面我们针对上述问题进行讨论,由于优良“结构”没有一个严格的“定义”和“模式”,因而下面讨论,只起抛砖引玉的作用,仅供参考。每一种仪器的结构必须根据具体要求(电气性能、整机结构安装及面板布局等要求),采取相应的结构设计方案,并对几种可行设计方案进行比较和反复修改。 印刷板电源、地总线的布线结构选择-系统结构:模拟电路和数字电路在组件布局图的设计和布线方法上有许多相同和不同之处。模拟电

11、路中,由于放大器的存在,由布线产生的极小噪声电压,都会引起输出信号的严重失真,在数字电路中,TTL噪声容限为0.4V0.6V,CMOS噪声容限为Vcc的0.30.45倍,故数字电路具有较强的抗干扰的能力。 良好的电源和地总线方式的合理选择是仪器可靠工作的重要保证,相当多的干扰源是通过电源和地总线产生的,其中地线引起的噪声干扰最大。 一、印刷电路板图设计的基本原则要求1印刷电路板的设计,从确定板的尺寸大小开始,印刷电路板的尺寸因受机箱外壳大小限制,以能恰好安放入外壳内为宜,其次,应考虑印刷电路板与外接元器件(主要是电位器、插口或另外印刷电路板)的连接方式。印刷电路板与外接组件一般是通过塑料导线或

12、金属隔离线进行连接。但有时也设计成插座形式。即:在设备内安装一个插入式印刷电路板要留出充当插口的接触位置。 对于安装在印刷电路板上的较大的组件,要加金属附件固定,以提高耐振、耐冲击性能。 2布线图设计的基本方法首先需要对所选用组件器及各种插座的规格、尺寸、面积等有完全的了解;对各部件的位置安排作合理的、仔细的考虑,主要是从电磁场兼容性、抗干扰的角度,走线短,交叉少,电源,地的路径及去耦等方面考虑。各部件位置定出后,就是各部件的联机,按照电路图连接有关引脚,完成的方法有多种,印刷线路图的设计有计算机辅助设计与手工设计方法两种。 最原始的是手工排列布图。这比较费事,往往要反复几次,才能最后完成,这

13、在没有其它绘图设备时也可以,这种手工排列布图方法对刚学习印刷板图设计者来说也是很有帮助的。计算机辅助制图,现在有多种绘图软件,功能各异,但总的说来,绘制、修改较方便,并且可以存盘贮存和打印。接着,确定印刷电路板所需的尺寸,并按原理图,将各个元器件位置初步确定下来,然后经过不断调整使布局更加合理,印刷电路板中各组件之间的接线安排方式如下: (1)印刷电路中不允许有交叉电路,对于可能交叉的线条,可以用“钻”、“绕”两种办法解决。即,让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去,或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去,在特殊情况下如何电路很复杂,为简化设计也允许用导线跨接,解决交叉电路问题

14、。 (2)电阻、二极管、管状电容器等组件有“立式”,“卧式”两种安装方式。立式指的是组件体垂直于电路板安装、焊接,其优点是节省空间,卧式指的是组件体平行并紧贴于电路板安装,焊接,其优点是组件安装的机械强度较好。这两种不同的安装组件,印刷电路板上的组件孔距是不一样的。 (3)同一级电路的接地点应尽量靠近,并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上。特别是本级晶体管基极、发射极的接地点不能离得太远,否则因两个接地点间的铜箔太长会引起干扰与自激,采用这样“一点接地法”的电路,工作较稳定,不易自激。 (4)总地线必须严格按高频中频低频一级级地按弱电到强电的顺序排列原则,切不可随便翻来复去乱接,级与

15、级间宁肯可接线长点,也要遵守这一规定。特别是变频头、再生头、调频头的接地线安排要求更为严格,如有不当就会产生自激以致无法工作。 调频头等高频电路常采用大面积包围式地线,以保证有良好的屏蔽效果。 (5)强电流引线(公共地线,功放电源引线等)应尽可能宽些,以降低布线电阻及其电压降,可减小寄生耦合而产生的自激。 (6)阻抗高的走线尽量短,阻抗低的走线可长一些,因为阻抗高的走线容易发笛和吸收信号,引起电路不稳定。电源线、地线、无反馈组件的基极走线、发射极引线等均属低阻抗走线,射极跟随器的基极走线、收录机两个声道的地线必须分开,各自成一路,一直到功效末端再合起来,如两路地线连来连去,极易产生串音,使分离

16、度下降。 二、印刷板图设计中应注意下列几点 1布线方向:从焊接面看,组件的排列方位尽可能保持与原理图相一致,布线方向最好与电路图走线方向相一致,因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测,故这样做便于生产中的检查,调试及检修(注:指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下)。 2各组件排列,分布要合理和均匀,力求整齐,美观,结构严谨的工艺要求。 3电阻,二极管的放置方式:分为平放与竖放两种: (1)平放:当电路组件数量不多,而且电路板尺寸较大的情况下,一般是采用平放较好;对于1/4W以下的电阻平放时,两个焊盘间的距离一般取4/10英寸,1/2W的电阻平放时,两焊盘的间距一般取5/10

17、英寸;二极管平放时,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)竖放:当电路组件数较多,而且电路板尺寸不大的情况下,一般是采用竖放,竖放时两个焊盘的间距一般取12/10英寸。 4电位器:IC座的放置原则 (1)电位器:在稳压器中用来调节输出电压,故设计电位器应满中顺时针调节时输出电压升高,反时针调节器节时输出电压降低;在可调恒流充电器中电位器用来调节充电电流折大小,设计电位器时应满中顺时针调节时,电流增大。 电位器安放位轩应当满中整机结构安装及面板布局的要求,因此应尽可能放轩在板的边缘,旋转柄朝外。 (2)IC座:设计印刷板图时,在使用IC

18、座的场合下,一定要特别注意IC座上定位槽放置的方位是否正确,并注意各个IC脚位是否正确,例如第1脚只能位于IC座的右下角线或者左上角,而且紧靠定位槽(从焊接面看)。 5进出接线端布置 (1)相关联的两引线端不要距离太大,一般为23/10英寸左右较合适。 (2)进出线端尽可能集中在1至2个侧面,不要太过离散。 6设计布线图时要注意管脚排列顺序,组件脚间距要合理。7在保证电路性能要求的前提下,设计时应力求走线合理,少用外接跨线,并按一定顺充要求走线,力求直观,便于安装,高度和检修。 8设计布线图时走线尽量少拐弯,力求线条简单明了。 9布线条宽窄和线条间距要适中,电容器两焊盘间距应尽可能与电容引线脚的间距相符; 10设计应按一定顺序方向进行,例如可以由左往右和由上而下的顺序进行。

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