PCB设计整体思维如何形成？彻彻底底干货教你

geren2014

PCB设计对于电源电路设计来说至关重要，也是新手必要攻下的技术之一，小编在本文中就将分享关于PCB设计中的一些精髓看点。 PCB结构设计 这一步根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位，在PCB 设计环境下绘制PCB板面，并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。并充分考虑和确定布线区域和非布线区域(如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域)。 PCB布局 ①按电气性能合理分区，一般分为：数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)、模拟电路区(怕干扰)、功率驱动区(干扰源)； ②完成同一功能的电路，应尽量靠近放置，并调整各元器件以保证连线最为简洁;同时，调整各功能块间的相对位置使功能块间的连线最简洁； ③ 对于质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度;发热元件应与温度敏感元件分开放置，必要时还应考虑热对流措施； ④I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边、靠近引出接插件； ⑤时钟产生器(如：晶振或钟振)要尽量靠近用到该时钟的器件； ⑥在每个集成电路的电源输入脚和地之间，需加一个去耦电容(一般采用高频性能好的独石电容);电路板空间较密时，也可在几个集成电路周围加一个钽电容； ⑦继电器线圈处要加放电二极管(1N4148即可)； ⑧布局要求要均衡，疏密有序，不能头重脚轻或一头沉。 需要特别注意，在放置元器件时，一定要考虑元器件的实际尺寸大小(所占面积和高度)、元器件之间的相对位置，以保证电路板的电气性能和生产安装的可行性和便 利性同时，应该在保证上面原则能够体现的前提下，适当修改器件的摆放，使之整齐美观，如同样的器件要摆放整齐、方向一致，不能摆得“错落有致” 。 这个步骤关系到板子整体形象和下一步布线的难易程度，所以一点要花大力气去考虑。布局时，对不太肯定的地方可以先作初步布线，充分考虑。 布线是整个PCB设计中最重要的工序。这将直接影响着PCB板 的性能好坏。在PCB的设计过程中，布线一般有这么三种境界的划分：首先是布通，这时PCB设计时的最基本的要求。如果线路都没布通，搞得到处是飞线，那将是一块不合格的板子，可以说还没入门。 其次是电器性能的满足。这是衡量一块印刷电路板是否合格的标准。这是在布通之后，认真调整布线，使其能达到最佳的 电器性能。 接着是美观。假如你的布线布通了，也没有什么影响电器性能的地方，但是一眼看过去杂乱无章的，加上五彩缤纷、花花绿绿的，那就算你的电器性能怎么好，在别人眼里还是垃圾一块。这样给测试和维修带来极大的不便。布线要整齐划一，不能纵横交错毫无章法。这些都要在保证电器性能和满足其他个别要求的情况下实现，否则就是舍本逐末了。 布线时主要按以下原则进行： ①一般情况下，首先应对电源线和地线进行布线，以保证电路板的电 气性能。在条件允许的范围内，尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线>电源线>信号线，通常信号线宽 为：0.2～0.3mm，最细宽度可达0.05～0.07mm，电源线一般为1.2～2.5mm。对数字电路的 PCB可用宽的地导线组成一个回路， 即构成一个地网来使用(模拟电路的地则不能这样使用) ②PCB布线工艺要求： 一般情况下，信号线宽为0.3mm(12mil)，电源线宽为0.77mm(30mil)或1.27mm(50mil);线与线之间和线与焊盘之间的距离大于等于0.33mm(13mil)，实际应用中，条件允许时应考虑加大距离; 布线密度较高时，可考虑(但不建议)采用IC脚间走两根线，线的宽度为0.254mm(10mil)，线间距不小于0.254mm(10mil)。特殊情况下，当器件管脚较密，宽度较窄时，可按适当减小线宽和线间距。 焊 盘(PAD)与过渡孔(VIA)的基本要求是：盘的直径比孔的直径要大于0.6mm；例如，通用插脚式电阻、电容和集成电路等，采用盘/孔尺寸 1.6mm/0.8mm(63mil/32mil)，插座、插针和二极管1N4007等，采用1.8mm/1.0mm(71mil/39mil)。实际应 用中，应根据实际元件的尺寸来定，有条件时，可适当加大焊盘尺寸；PCB板上设计的元件安装孔径应比元件管脚的实际尺寸大0.2～0.4mm左右。 ③过孔(VIA)：一般为1.27mm/0.7mm(50mil/28mil)；当布线密度较高时，过孔尺寸可适当减小，但不宜过小，可考虑采用1.0mm/0.6mm(40mil/24mil)。 ④焊盘、线、过孔的间距要求 PAD and VIA　：≥ 0.3mm(12mil) PAD and PAD　：≥ 0.3mm(12mil) PAD and TRACK　：≥ 0.3mm(12mil) TRACK and TRACK　：≥ 0.3mm(12mil) 密度较高时： PAD and VIA　：≥ 0.254mm(10mil) PAD and PAD　：≥ 0.254mm(10mil) PAD and TRACK　：≥　0.254mm(10mil) TRACK and TRACK　：≥　0.254mm(10mil) 布线优化和丝印 “没有最好的，只有更好的”!不管怎么挖空心思的去设计，等画完之后，再去看一看，还是会觉得很多地方可以修改的。一般设计的经验是：优化布线的时间是初次布线的时间的两倍。 感觉没什么地方需要修改之后，就可以铺铜了(Place->polygon Plane)。铺铜一般铺地线(注意模拟地和数字地的分离)，多层板时还可能需要铺电源。时对于丝印，要注意不能被器件挡住或被过孔和焊盘去掉。同时，设计时正视元件面，底层的字应做镜像处理，以免混淆层面。 网络和DRC检查和结构检查 首先，在确定电路原理图设计无误的前提下，将所生成的PCB网 络文件与原理图网络文件进行物理连接关系的网络检查(NETCHECK)，并根据输出文件结果及时对设计进行修正，以保证布线连接关系的正确性；网络检查 正确通过后，对PCB设计进行DRC检查，并根据输出文件结果及时对设计进行修正，以保证PCB布线的电气性能。最后需进一步对PCB的机械安装结构进行 检查和确认。 制板 ①在此之前，最好还要有一个审核的过程。 PCB设计是一个考心思的工作，谁的心思密，经验高，设计出来的板子就好。所以设计时要极其细心，充分考虑各方面的因数(比如说便于维修和检查这一项很多人就不去考虑)，精益求精，就一定能设计出一个好板子。 ② 预先对要求比较严格的线(如高频线)进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。 ③振荡器外壳接地，时钟线要尽量短，且不能引得到处都是。时钟振荡电路下面、特殊高速逻辑电路部分要加大地的面积，而不应该走其它信号线，以使周围电场趋近于零； ④尽可能采用45°的折线布线，不可使用90°折线，以减小高频信号的辐射;(要求高的线还要用双弧线)； ⑤任何信号线都不要形成环路，如不可避免，环路应尽量小；信号线的过孔要尽量少； ⑥关键的线尽量短而粗，并在两边加上保护地； ⑦通过扁平电缆传送敏感信号和噪声场带信号时，要用“地线-信号-地线”的方式引出； ⑧关键信号应预留测试点，以方便生产和维修检测用； ⑨原理图布线完成后，应对布线进行优化;同时，经初步网络检查和DRC检查无误后，对未布线区域进行地线填充，用大面积铜层作地线用，在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板，电源、地线各占用一层。