印刷電路板圖設計的基本原則及要求
1.印刷電路板的設計,從確定板的尺寸大小開(kāi)始,印刷電路板的尺寸因受機箱外殼大小限制,以能恰好安放入外殼內為宜,其次,應考慮印刷電路板與外接元器件(主要是電位器。插口或另外印刷電路板)的連接方式。印刷電路板與外接元件一般是通過(guò)塑料導線(xiàn)或金屬隔離線(xiàn)進(jìn)行連接。但有時(shí)也設計成插座形式。即:在設備內安裝一個(gè)插入式印刷電路板要留出充當插口的接觸位置。
對于安裝在印刷電路板上的較大的元件,要加金屬附件固定,以提高耐振。耐沖擊性能。
一般PCB基本設計流程如下:前期準備->PCB結構設計->PCB布局->布線(xiàn)->布線(xiàn)優(yōu)化和絲印->網(wǎng)絡(luò )和DRC檢查和結構檢查->制版?! ?/p>
第一:前期準備。這包括準備元件庫和原理圖。在進(jìn)行PCB設計之 前,首先要準備好原理圖SCH的元件庫和PCB的元件庫。元件庫可以用peotel 自帶的庫,但一般情況下很難找到合適的,最好是自己根據所選器件的標準尺寸資料自己做元件庫。原則上先做PCB的元件庫,再做SCH的元件庫。PCB的元 件庫要求較高,它直接影響板子的安裝;SCH的元件庫要求相對比較松,只要注意定義好管腳屬性和與PCB元件的對應關(guān)系就行。PS:注意標準庫中的隱藏管 腳。之后就是原理圖的設計,做好后就準備開(kāi)始做PCB設計了?! ?/p>
第二:PCB結構設計。這一步根據已經(jīng)確定的電路板尺寸和各項機械定位,在PCB 設計環(huán)境下繪制PCB板面,并按定位要求放置所需的接插件、按鍵/開(kāi)關(guān)、螺絲孔、裝配孔等等。并充分考慮和確定布線(xiàn)區域和非布線(xiàn)區域(如螺絲孔周?chē)啻蠓秶鷮儆诜遣季€(xiàn)區域)?! ?/p>
第三:PCB布局。布局說(shuō)白了就是在板子上放器件。這時(shí)如果前面講到的準備工作都做好的話(huà),就可以在原理圖上生成網(wǎng)絡(luò )表 (Design->Create Netlist),之后在PCB圖上導入網(wǎng)絡(luò )表(Design->Load Nets)。就看見(jiàn)器件嘩啦啦的全堆上去了,各管腳之間還有飛線(xiàn)提示連接。然后就可以對器件布局了?! ?/p>
一般布局按如下原則進(jìn)行:
①. 按電氣性能合理分區,一般分為:數字電路區(即怕干擾、又產(chǎn)生干擾)、模擬電路區(怕干擾)、功率驅動(dòng)區(干擾源);
②. 完成同一功能的電路,應盡量靠近放置,并調整各元器件以保證連線(xiàn)最為簡(jiǎn)潔;同時(shí),調整各功能塊間的相對位置使功能塊間的連線(xiàn)最簡(jiǎn)潔;
③. 對于質(zhì)量大的元器件應考慮安裝位置和安裝強度;發(fā)熱元件應與溫度敏感元件分開(kāi)放置,必要時(shí)還應考慮熱對流措施;
④. I/O驅動(dòng)器件盡量靠近印刷板的邊、靠近引出接插件;
⑤. 時(shí)鐘產(chǎn)生器(如:晶振或鐘振)要盡量靠近用到該時(shí)鐘的器件;
⑥. 在每個(gè)集成電路的電源輸入腳和地之間,需加一個(gè)去耦電容(一般采用高頻性能好的獨石電容);電路板空間較密時(shí),也可在幾個(gè)集成電路周?chē)右粋€(gè)鉭電容?! ?/p>
⑦. 繼電器線(xiàn)圈處要加放電二極管(1N4148即可);
⑧. 布局要求要均衡,疏密有序,不能頭重腳輕或一頭沉
——需要特別注意,在放置元器件時(shí),一定要考慮元器件的實(shí)際尺寸大?。ㄋ济娣e和高度)、元器件之間的相對位置,以保證電路板的電氣性能和生產(chǎn)安裝的可行 性和便利性同時(shí),應該在保證上面原則能夠體現的前提下,適當修改器件的擺放,使之整齊美觀(guān),如同樣的器件要擺放整齊、方向一致,不能擺得“錯落有致” ?! ?/p>
這個(gè)步驟關(guān)系到板子整體形象和下一步布線(xiàn)的難易程度,所以一點(diǎn)要花大力氣去考慮。布局時(shí),對不太肯定的地方可以先作初步布線(xiàn),充分考慮?! ?/p>
第四:布線(xiàn)。布線(xiàn)是整個(gè)PCB設計中最重要的工序。這將直接影響著(zhù)PCB板的性能好壞。在PCB的設計過(guò)程中,布線(xiàn)一般有這么三種境界的劃分:首先是布 通,這時(shí)PCB設計時(shí)的最基本的要求。如果線(xiàn)路都沒(méi)布通,搞得到處是飛線(xiàn),那將是一塊不合格的板子,可以說(shuō)還沒(méi)入門(mén)。其次是電器性能的滿(mǎn)足。這是衡量一塊 印刷電路板是否合格的標準。這是在布通之后,認真調整布線(xiàn),使其能達到最佳的電器性能。接著(zhù)是美觀(guān)。假如你的布線(xiàn)布通了,也沒(méi)有什么影響電器性能的地方, 但是一眼看過(guò)去雜亂無(wú)章的,加上五彩繽紛、花花綠綠的,那就算你的電器性能怎么好,在別人眼里還是垃圾一塊。這樣給測試和維修帶來(lái)極大的不便。布線(xiàn)要整齊 劃一,不能縱橫交錯毫無(wú)章法。這些都要在保證電器性能和滿(mǎn)足其他個(gè)別要求的情況下實(shí)現,否則就是舍本逐末了?!?/p>
布線(xiàn)時(shí)主要按以下原則進(jìn)行:
①. 一般情況下,首先應對電源線(xiàn)和地線(xiàn)進(jìn)行布線(xiàn),以保證電路板的電氣性能。在條件允許的范圍內,盡量加寬電源、地線(xiàn)寬度,最好是地線(xiàn)比電源線(xiàn)寬,它們的關(guān)系 是:地線(xiàn)>電源線(xiàn)>信號線(xiàn),通常信號線(xiàn)寬為:0.2~0.3mm,最細寬度可達0.05~0.07mm,電源線(xiàn)一般為1.2~2.5mm。對數字電路的 PCB可用寬的地導線(xiàn)組成一個(gè)回路, 即構成一個(gè)地網(wǎng)來(lái)使用(模擬電路的地則不能這樣使用)
②. 預先對要求比較嚴格的線(xiàn)(如高頻線(xiàn))進(jìn)行布線(xiàn),輸入端與輸出端的邊線(xiàn)應避免相鄰平行,以免產(chǎn)生反射干擾。必要時(shí)應加地線(xiàn)隔離,兩相鄰層的布線(xiàn)要互相垂直,平行容易產(chǎn)生寄生耦合?! ?/p>
③. 振蕩器外殼接地,時(shí)鐘線(xiàn)要盡量短,且不能引得到處都是。時(shí)鐘振蕩電路下面、特殊高速邏輯電路部分要加大地的面積,而不應該走其它信號線(xiàn),以使周?chē)妶?chǎng)趨近于零;
④. 盡可能采用45o的折線(xiàn)布線(xiàn),不可使用90o折線(xiàn),以減小高頻信號的輻射;(要求高的線(xiàn)還要用雙弧線(xiàn))
⑤. 任何信號線(xiàn)都不要形成環(huán)路,如不可避免,環(huán)路應盡量??;信號線(xiàn)的過(guò)孔要盡量少;
⑥. 關(guān)鍵的線(xiàn)盡量短而粗,并在兩邊加上保護地?! ?/p>
⑦. 通過(guò)扁平電纜傳送敏感信號和噪聲場(chǎng)帶信號時(shí),要用“地線(xiàn)-信號-地線(xiàn)”的方式引出?! ?/p>
⑧. 關(guān)鍵信號應預留測試點(diǎn),以方便生產(chǎn)和維修檢測用
⑨. 原理圖布線(xiàn)完成后,應對布線(xiàn)進(jìn)行優(yōu)化;同時(shí),經(jīng)初步網(wǎng)絡(luò )檢查和DRC檢查無(wú)誤后,對未布線(xiàn)區域進(jìn)行地線(xiàn)填充,用大面積銅層作地線(xiàn)用,在印制板上把沒(méi)被用上的地方都與地相連接作為地線(xiàn)用?;蚴亲龀啥鄬影?,電源,地線(xiàn)各占用一層。
以上只是經(jīng)驗人士的總結,具體實(shí)際經(jīng)驗還是需要各位在實(shí)踐中進(jìn)行摸索了解,才能更進(jìn)一步更深層次的了解PCB布線(xiàn)的原則及要求。