絕對幹貨:PCB設計的幾點經驗總結
發布時間:2014-07-02 來源:電子元件技術網論壇 責任編輯:sherryyu
【導讀】“工欲善其事,必先利其器”在設計PCB的時候也是一樣,隻有詳細了解PCB設計的各個環節,才能各個擊破設計出更好的PCB板。本文將針對PCB設計分享些經驗之談。絕對的幹貨,大家可以都來學學。
第一:前期準備。
這包括準備元件庫和原理圖。“工欲善其事,必先利其器”,要做出一塊好的板子,除了要設計好原理之外,還要畫得好。在進行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鬆,隻要注意定義好管腳屬性和與PCB元件的對應關係就行。PS:注意標準庫中的隱藏管腳。之後就是原理圖的設計,做好後就準備開始做PCB設計了。
第二:PCB結構設計。
這一步根據已經確定的電路板尺寸和各項機械定位,在PCB 設計環境下繪製PCB板麵,並按定位要求放置所需的接插件、按鍵/開關、螺絲孔、裝配孔等等。並充分考慮和確定布線區域和非布線區域(如螺絲孔周圍多大範圍屬於非布線區域)。
第三:PCB布局。
布局說白了就是在板子上放器件。這時如果前麵講到的準備工作都做好的話,就可以在原理圖上生成網絡表(Design-> Create Netlist),之後在PCB圖上導入網絡表(Design->Load Nets)。就看見器件嘩啦啦的全堆上去了,各管腳之間還有飛線提示連接。然後就可以對器件布局了。一般布局按如下原則進行:
①. 按電氣性能合理分區,一般分為:數字電路區(即怕幹擾、又產生幹擾)、模擬電路區(怕幹擾)、功率驅動區(幹擾源);
②. 完成同一功能的電路,應盡量靠近放置,並調整各元器件以保證連線最為簡潔;同時,調整各功能塊間的相對位置使功能塊間的連線最簡潔;
③. 對於質量大的元器件應考慮安裝位置和安裝強度;發熱元件應與溫度敏感元件分開放置,必要時還應考慮熱對流措施;
④. I/O驅動器件盡量靠近印刷板的邊、靠近引出接插件;
⑤. 時鍾產生器(如:晶振或鍾振)要盡量靠近用到該時鍾的器件;
⑥. 在每個集成電路的電源輸入腳和地之間,需加一個去耦電容(一般采用高頻性能好的獨石電容);電路板空間較密時,也可在幾個集成電路周圍加一個鉭電容。
⑦. 繼電器線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,一定要考慮元器件的實際尺寸大小(所占麵積和高度)、元yuan器qi件jian之zhi間jian的de相xiang對dui位wei置zhi,以yi保bao證zheng電dian路lu板ban的de電dian氣qi性xing能neng和he生sheng產chan安an裝zhuang的de可ke行xing性xing和he便bian利li性xing同tong時shi,應ying該gai在zai保bao證zheng上shang麵mian原yuan則ze能neng夠gou體ti現xian的de前qian提ti下xia,適shi當dang修xiu改gai器qi件jian的de擺bai放fang,使shi之zhi整zheng齊qi美mei觀guan,如ru同tong樣yang的de器qi件jian要yao擺bai放fang整zheng齊qi、方向一致,不能擺得“錯落有致” 。
這(zhe)個(ge)步(bu)驟(zhou)關(guan)係(xi)到(dao)板(ban)子(zi)整(zheng)體(ti)形(xing)象(xiang)和(he)下(xia)一(yi)步(bu)布(bu)線(xian)的(de)難(nan)易(yi)程(cheng)度(du),所(suo)以(yi)一(yi)點(dian)要(yao)花(hua)大(da)力(li)氣(qi)去(qu)考(kao)慮(lv)。布(bu)局(ju)時(shi),對(dui)不(bu)太(tai)肯(ken)定(ding)的(de)地(di)方(fang)可(ke)以(yi)先(xian)作(zuo)初(chu)步(bu)布(bu)線(xian),充(chong)分(fen)考(kao)慮(lv)。
第四:布線。
布線是整個PCB設計中最重要的工序。這將直接影響著PCB板的性能好壞。在PCB的設計過程中,布線一般有這麼三種境界的劃分:首先是布通,這時PCB設(she)計(ji)時(shi)的(de)最(zui)基(ji)本(ben)的(de)要(yao)求(qiu)。如(ru)果(guo)線(xian)路(lu)都(dou)沒(mei)布(bu)通(tong),搞(gao)得(de)到(dao)處(chu)是(shi)飛(fei)線(xian),那(na)將(jiang)是(shi)一(yi)塊(kuai)不(bu)合(he)格(ge)的(de)板(ban)子(zi),可(ke)以(yi)說(shuo)還(hai)沒(mei)入(ru)門(men)。其(qi)次(ci)是(shi)電(dian)器(qi)性(xing)能(neng)的(de)滿(man)足(zu)。這(zhe)是(shi)衡(heng)量(liang)一(yi)塊(kuai)印(yin)刷(shua)電(dian)路(lu)板(ban)是(shi)否(fou)合(he)格(ge)的(de)標(biao)準(zhun)。這(zhe)是(shi)在(zai)布(bu)通(tong)之(zhi)後(hou),認(ren)真(zhen)調(tiao)整(zheng)布(bu)線(xian),使(shi)其(qi)能(neng)達(da)到(dao)最(zui)佳(jia)的(de)電(dian)器(qi)性(xing)能(neng)。接(jie)著(zhe)是(shi)美(mei)觀(guan)。假(jia)如(ru)你(ni)的(de)布(bu)線(xian)布(bu)通(tong)了(le),也(ye)沒(mei)有(you)什(shen)麼(me)影(ying)響(xiang)電(dian)器(qi)性(xing)能(neng)的(de)地(di)方(fang),但(dan)是(shi)一(yi)眼(yan)看(kan)過(guo)去(qu)雜(za)亂(luan)無(wu)章(zhang)的(de),加(jia)上(shang)五(wu)彩(cai)繽(bin)紛(fen)、花hua花hua綠lv綠lv的de,那na就jiu算suan你ni的de電dian器qi性xing能neng怎zen麼me好hao,在zai別bie人ren眼yan裏li還hai是shi垃la圾ji一yi塊kuai。這zhe樣yang給gei測ce試shi和he維wei修xiu帶dai來lai極ji大da的de不bu便bian。布bu線xian要yao整zheng齊qi劃hua一yi,不bu能neng縱zong橫heng交jiao錯cuo毫hao無wu章zhang法fa。這zhe些xie都dou要yao在zai保bao證zheng電dian器qi性xing能neng和he滿man足zu其qi他ta個ge別bie要yao求qiu的de情qing況kuang下xia實shi現xian,否fou則ze就jiu是shi舍she本ben逐zhu末mo了le。
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布線時主要按以下原則進行:
①.一般情況下,首先應對電源線和地線進行布線,以保證電路板的電氣性能。在條件允許的範圍內,盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬,它們的關係是:地線>電源線>信號線,通常信號線寬為:0.2~0.3mm,最細寬度可達0.05~0.07mm,電源線一般為1.2~2.5mm。對數字電路的 PCB可用寬的地導線組成一個回路, 即構成一個地網來使用(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(如高頻線)jinxingbuxian,shuruduanyushuchuduandebianxianyingbimianxianglinpingxing,yimianchanshengfansheganrao。biyaoshiyingjiadixiangeli,liangxianglincengdebuxianyaohuxiangchuizhi,pingxingrongyichanshengjishengouhe。
③. 振蕩器外殼接地,時鍾線要盡量短,且不能引得到處都是。時鍾振蕩電路下麵、特殊高速邏輯電路部分要加大地的麵積,而不應該走其它信號線,以使周圍電場趨近於零;
④. 盡可能采用45°的折線布線,不可使用90°折線,以減小高頻信號的輻射;(要求高的線還要用雙弧線)
⑤. 任何信號線都不要形成環路,如不可避免,環路應盡量小;信號線的過孔要盡量少;
⑥. 關鍵的線盡量短而粗,並在兩邊加上保護地。
⑦. 通過扁平電纜傳送敏感信號和噪聲場帶信號時,要用“地線-信號-地線”的方式引出。
⑧. 關鍵信號應預留測試點,以方便生產和維修檢測用
⑨.原理圖布線完成後,應對布線進行優化;同時,經初步網絡檢查和DRC檢jian查zha無wu誤wu後hou,對dui未wei布bu線xian區qu域yu進jin行xing地di線xian填tian充chong,用yong大da麵mian積ji銅tong層ceng作zuo地di線xian用yong,在zai印yin製zhi板ban上shang把ba沒mei被bei用yong上shang的de地di方fang都dou與yu地di相xiang連lian接jie作zuo為wei地di線xian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。
PCB布線工藝要求
①. 線
一般情況下,信號線寬為0.3mm(12mil),電源線寬為0.77mm(30mil)或1.27mm(50mil);線與線之間和線與焊盤之間的距離大於等於0.33mm(13mil),實際應用中,條件允許時應考慮加大距離;
布線密度較高時,可考慮(但不建議)采用IC腳間走兩根線,線的寬度為0.254mm(10mil),線間距不小於0.254mm(10mil)。特殊情況下,當器件管腳較密,寬度較窄時,可按適當減小線寬和線間距。
②. 焊盤(PAD)
焊盤(PAD)與過渡孔(VIA)的基本要求是:盤的直徑比孔的直徑要大於0.6mm;例如,通用插腳式電阻、電容和集成電路等,采用盤/孔尺寸 1.6mm/0.8mm(63mil/32mil),插座、插針和二極管1N4007等,采用1.8mm/1.0mm(71mil/39mil)。實際應用中,應根據實際元件的尺寸來定,有條件時,可適當加大焊盤尺寸;
PCB板上設計的元件安裝孔徑應比元件管腳的實際尺寸大0.2~0.4mm左右。
③. 過孔(VIA)
一般為1.27mm/0.7mm(50mil/28mil);
當布線密度較高時,過孔尺寸可適當減小,但不宜過小,可考慮采用1.0mm/0.6mm(40mil/24mil)。
④. 焊盤、線、過孔的間距要求
PAD and VIA : ≥ 0.3mm(12mil)
PAD and PAD : ≥ 0.3mm(12mil)
PAD and TRACK : ≥ 0.3mm(12mil)
TRACK and TRACK : ≥ 0.3mm(12mil)
密度較高時:
PAD and VIA : ≥ 0.254mm(10mil)
PAD and PAD : ≥ 0.254mm(10mil)
PAD and TRACK : ≥ 0.254mm(10mil)
TRACK and TRACK : ≥ 0.254mm(10mil)
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第五:布線優化和絲印。
“沒有最好的,隻有更好的”!不管你怎麼挖空心思的去設計,等你畫完之後,再去看一看,還是會覺得很多地方可以修改的。一般設計的經驗是:優化布線的時間是初次布線的時間的兩倍。感覺沒什麼地方需要修改之後,就可以鋪銅了(Place->polygon Plane)。鋪銅一般鋪地線(注意模擬地和數字地的分離),多duo層ceng板ban時shi還hai可ke能neng需xu要yao鋪pu電dian源yuan。時shi對dui於yu絲si印yin,要yao注zhu意yi不bu能neng被bei器qi件jian擋dang住zhu或huo被bei過guo孔kong和he焊han盤pan去qu掉diao。同tong時shi,設she計ji時shi正zheng視shi元yuan件jian麵mian,底di層ceng的de字zi應ying做zuo鏡jing像xiang處chu理li,以yi免mian混hun淆xiao層ceng麵mian。
第六:網絡和DRC檢查和結構檢查。
首先,在確定電路原理圖設計無誤的前提下,將所生成的PCB網絡文件與原理圖網絡文件進行物理連接關係的網絡檢查(NETCHECK),並根據輸出文件結果及時對設計進行修正,以保證布線連接關係的正確性;
網絡檢查正確通過後,對PCB設計進行DRC檢查,並根據輸出文件結果及時對設計進行修正,以保證PCB布線的電氣性能。最後需進一步對PCB的機械安裝結構進行檢查和確認。
第七:製版。
在此之前,最好還要有一個審核的過程。
PCB設計是一個考心思的工作,誰的心思密,經驗高,設計出來的板子就好。所以設計時要極其細心,充分考慮各方麵的因數(比如說便於維修和檢查這一項很多人就不去考慮),精益求精,就一定能設計出一個好板子。
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