電子工程師入門:PCB布線的不傳之秘
發布時間:2014-03-26 責任編輯:xiangpeng
一、電路板設計步驟
一般而言,設計電路板最基本的過程可以分為三大步驟。
(1). 電路原理圖的設計: 電路原理圖的設計主要是PROTEL099的原理圖設計係統(Advanced Schematic)來繪製一張電路原理圖。在這一過程中,要充分利用PROTEL99所提供的各種原理圖繪圖工具、各種編輯功能,來實現我們的目的,即得到一張正確、精美的電路原理圖。
(2). 產生網絡表: 網絡表是電路原理圖設計(SCH)與印製電路板設計(PCB)之間的一座橋梁,它是電路板自動的靈魂。網絡表可以從電路原理圖中獲得,也可從印製電路板中提取出來。
(3). 印製電路板的設計: 印製電路板的設計主要是針對PROTEL99的另外一個重要的部分PCB而言的,在這個過程中,我們借助PROTEL99提供的強大功能實現電路板的版麵設計,完成高難度的等工作。
二、繪製簡單電路圖
原理圖設計過程原理圖的設計可按下麵過程來完成:
(1)設計圖紙大小 Protel 99/ Schematichou,shouxianyaogousihaolingjiantu,shejihaotuzhidaxiao。tuzhidaxiaoshigenjudianlutudeguimohefuzachengduerdingde,shezhiheshidetuzhidaxiaoshishejihaoyuanlitudediyibu。
(2)設置Protel 99/Schematic設計環境 設置Protel 99/Schematic設計環境,包括設置格點大小和類型,光標類型等等,大多數參數也可以使用係統默認值。
(3)旋轉零件 用戶根據電路圖的需要,將零件從零件庫裏取出放置到圖紙上,並對放置零件的序號、零件封裝進行定義和設定等工作。
(4)有原理圖布線 利用Protel 99/Schematic提供的各種工具,將圖紙上的元件用具有電氣意義的導線、符號連接起來,構成一個完整的原理圖。
(5)調整線路 將初步繪製好的電路圖作進一步的調整和修改,使得原理圖更加美觀。
(6)報表輸出 通過Protel 99/Schematic提供的各種報表工具生成各種報表,其中最重要的報表是網絡表,通過網絡表為後續的電路板設計作準備。
(7)文件保存及打印輸出 最後的步驟是文件保存及打印輸出。

圖1 PCB布線規範
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單片機控製板的設計原則需要遵循的原則如下:
(1) 在元器件的布局方麵,應該把相互有關的元件盡量放得*近一些,例如,時鍾發生器、晶振、CPU的時鍾輸入端都易產生噪聲,在放置的時候應把它們近些。對於那些易產生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路開關電路等,應盡量使其遠離單片機的邏輯控製電路和存儲電路(ROM、RAM),如果可能的話,麥|斯|艾|姆|P|CB|樣板|貼片|麥|斯|艾|姆|科|技|全國|首家P|CB樣板打板。可以將這些電路另外製成電路板,這樣有利於抗幹擾,提高電路工作的可*性。
(2) 盡量在關鍵元件,如ROM、RAM等芯片旁邊安裝去耦電容。實際上,印製電路板走線、引腳連線和接線等都可能含有較大的電感效應。大的電感可能會在Vcc走線上引起嚴重的開關噪聲尖峰。防止Vcc走線上開關噪聲尖峰的唯一方法,是在VCC與電源地之間安放一個0.1uF的電子去耦電容。如果電路板上使用的是表麵貼裝元件,可以用片狀電容直接緊*著元件,在 Vcc引腳上固定。最好是使用瓷片電容,這是因為這種電容具有較低的靜電損耗(ESL)hegaopinzukang,lingwaizhezhongdianrongwenduheshijianshangdejiezhiwendingxingyehenbucuo。jinliangbuyaoshiyongtandianrong,yinweizaigaopinxiatadezukangjiaogao。zaianfangquoudianrongshixuyaozhuyiyixiajidian:
在印製電路板的電源輸入端跨接100uF左右的電解電容,如果體積允許的話,電容量大一些則更好。原則上每個集成電路芯片的旁邊都需要放置一個0.01uF的瓷片電容,如果電路板的空隙太小而放置不下時,可以每10個芯片左右放置一個1~10的鉭電容。對於抗幹擾能力弱、關斷時電流變化大的元件和RAM、ROM等存儲元件,應該在電源線(Vcc)和地線之間接入去耦電容。電容的引線不要太長,特別是高頻旁路電容不能帶引線。
(3) 在單片機控製係統中,地線的種類有很多,有係統地、屏蔽地、邏輯地、模擬地等,地線是否布局合理,將決定電路板的抗幹擾能力。在設計地線和接地點的時候,應該考慮以下問題:
luojidihemonidiyaofenkaibuxian,bunengheyong,jiangtamengezidedixianfenbieyuxiangyingdedianyuandixianxianglian。zaishejishi,monidixianyingjinliangjiacu,erqiejinliangjiadayinchuduandejiedimianji。yibanlaijiang,duiyushurushuchudemonixinhao,yudanpianjidianluzhijianzuihaotongguoguangoujinxinggeli。zaishejiluojidianludeyinzhidianlubanshi,qidixianyinggouchengbihuanxingshi,tigaodianludekangganraonengli。dixianyingjinliangdecu。ruguodixianhenxidehua,zedixiandianzujianghuijiaoda,zaochengjiedidianweisuidianliudebianhuaerbianhua,zhishixinhaodianpingbuwen,daozhidianludekangganraonenglixiajiang。zaibuxiankongjianyunxudeqingkuangxia,yaobaozhengzhuyaodixiandekuanduzhishaozai2~3mm以上,元件引腳上的接地線應該在1.5mm左右。

圖2 單片機PCB布線
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三、電源、地線的處理
盡管整個PCB板的布線都完成的很好,但仍需要考慮到電源、地線所引起的幹擾,這會降低產品的性能,甚至會影響到產品的成功率。所以對於電源、地線的布線要認真對待,將電源、地線所產生的幹擾降至最低,保證產品質量。
每個從事電子產品設計的工程師都明白,為何會產生電源線與地線之間的幹擾,現隻對降低式抑製幹擾作以表述。
要在電源、地線之間加上去耦電容。
盡量加寬電源及地線,最好是地線比電源線寬,其關係為:地線>電源線>信號線。通常的信號線寬為:0.2~0.3mm,最細寬度可達0.05~0.07mm,電源線為1.2~2.5mm。
數字電路的PCB設she計ji可ke用yong較jiao寬kuan的de地di導dao線xian組zu成cheng一yi個ge回hui路lu,構gou成cheng一yi個ge地di網wang來lai使shi用yong,但dan要yao切qie記ji模mo擬ni電dian路lu的de地di不bu能neng這zhe樣yang使shi用yong。使shi用yong大da麵mian積ji銅tong層ceng作zuo地di線xian,在zai印yin製zhi板ban上shang把ba沒mei被bei使shi用yong的de地di方fang都dou與yu地di相xiang連lian,作zuo地di線xian使shi用yong或huo是shi做zuo成cheng多duo層ceng板ban,電dian源yuan,地di線xian各ge占zhan用yong一yi層ceng。

圖3 地線布線規範
四、數字電路與模擬電路的共地處理
現在,許多的PCB不(bu)再(zai)是(shi)單(dan)一(yi)功(gong)能(neng)的(de)電(dian)路(lu)了(le),而(er)是(shi)由(you)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)和(he)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)混(hun)合(he)構(gou)成(cheng),因(yin)此(ci)在(zai)布(bu)線(xian)時(shi)就(jiu)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)到(dao)它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)互(hu)相(xiang)幹(gan)擾(rao)的(de)問(wen)題(ti),特(te)別(bie)是(shi)地(di)線(xian)上(shang)的(de)噪(zao)音(yin)幹(gan)擾(rao)。
數字電路頻率高,模擬電路敏感度強,對信號線來說,高頻的信號線要盡可能的遠離敏感的模擬電路器件,而對地線來說,整個PCB對外界的結點隻能有一個,所以必須要在PCB內部處理號數字電路及模擬電路共地的問題,而在電路板內部,數字電路的地和模擬電路的地實際上是分開的,隻是在PCB與外界連接的接口處(如插頭等)。數字電路的地與模擬電路地有一點短接,請注意,隻有一個連接點,也有在PCB上不共地的,這由係統設計來決定。
五、信號線布在電(地)層上
在多層印製板布線時,由於信號線層沒布完的線已剩不多,再多加層數就會造成浪費,也會增加工作量及成本,可考慮在電(地)層上進行布線,首先應考慮用電源層,其次才是地層,因為可最好的保留地層的完整性。
好了,這就是PCB布線過程中需要注意的一些問題,你在布線終於到了哪些問題了?也可以在下麵的網站中分享出來,讓我們共同學習。
電子元件技術網http://bbs.cntronics.com/forum-153-1.html
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