PCB設(shè)計(jì),工程師如何避免不入流!
一般PCB設(shè)計(jì)基本設(shè)計(jì)流程如下:
前期準(zhǔn)備——PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——PCB布局——布線——布線優(yōu)化和絲印——網(wǎng)絡(luò)和DRC檢查和結(jié)構(gòu)檢查——制版。
一、前期準(zhǔn)備包括準(zhǔn)備元件庫(kù)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(shè)計(jì)好原理之外,還要畫得好。在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)之前,首先要準(zhǔn)備好原理 圖SCH的元件庫(kù)和PCB的元件庫(kù)。元件庫(kù)可以用peotel 自帶的庫(kù),但一般情況下很難找到合適的,最好是自己根據(jù)所選器件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸資料自己做元件庫(kù)。原則上先做PCB的元件庫(kù),再做SCH的元件庫(kù)。
PCB的元件庫(kù)要求較高,它直接影響板子的安裝;SCH的元件庫(kù)要求相對(duì)比較松,只要注意定義好管腳屬性和與PCB元件的對(duì)應(yīng)關(guān)系就行。PS:注意標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的隱藏管 腳。之后就是原理圖的設(shè)計(jì),做好后就準(zhǔn)備開(kāi)始做PCB設(shè)計(jì)了。
二、PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這一步根據(jù)已經(jīng)確定的電路板尺寸和各項(xiàng)機(jī)械定位,在PCB 設(shè)計(jì)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區(qū)域和非布線區(qū)域(如螺絲孔周圍多大范圍屬于非布線區(qū)域)。
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(zhǔn)備工作都做好的話,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(dǎo)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提示連接。然后就可以對(duì)器件布局了。一般布局按如下原則進(jìn)行:
1 按電氣性能合理分區(qū),一般分為:數(shù)字電路區(qū)(即怕干擾、又產(chǎn)生干擾)、模擬電路區(qū)(怕干擾)、功率驅(qū)動(dòng)區(qū)(干擾源);
2 完成同一功能的電路,應(yīng)盡量靠近放置,并調(diào)整各元器件以保證連線最為簡(jiǎn)潔;同時(shí),調(diào)整各功能塊間的相對(duì)位置使功能塊間的連線最簡(jiǎn)潔;
3 對(duì)于質(zhì)量大的元器件應(yīng)考慮安裝位置和安裝強(qiáng)度;發(fā)熱元件應(yīng)與溫度敏感元件分開(kāi)放置,必要時(shí)還應(yīng)考慮熱對(duì)流措施;
4 I/O驅(qū)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(dú)石電容);電路板空間較密時(shí),也可在幾個(gè)集成電路周圍加一個(gè)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(duì)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(yīng)該在保證上面原則能夠體現(xiàn)的前提下,適當(dāng)修改器件的擺放,使之整齊美觀,如同樣的器件要擺放整齊、方向一致,不能擺得“錯(cuò)落有致” 。
這個(gè)步驟關(guān)系到板子整體形象和下一步布線的難易程度,所以一點(diǎn)要花大力氣去考慮。布局時(shí),對(duì)不太肯定的地方可以先作初步布線,充分考慮。
四、布線
布線是整個(gè)PCB設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)過(guò)程中,布線一般有這么三種境界的劃分:首先是布通,這時(shí)PCB設(shè)計(jì)時(shí)的最基本的要求。如果線路都沒(méi)布通,搞得到處是飛線,那將是一塊不合格的板子,可以說(shuō)還沒(méi)入門。其次是電器性能的滿足。
這是衡量一塊印刷電路板是否合格的標(biāo)準(zhǔn)。這是在布通之后,認(rèn)真調(diào)整布線,使其能達(dá)到最佳的電器性能。接著是美觀。假如你的布線布通了,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(cè)試和維修帶來(lái)極大的不便。布線要整齊劃一,不能縱橫交錯(cuò)毫無(wú)章法。這些都要在保證電器性能和滿足其他個(gè)別要求的情況下實(shí)現(xiàn),否則就是舍本逐末了。
五 布線時(shí)主要原則
一般情況下,首先應(yīng)對(duì)電源線和地線進(jìn)行布線,以保證電路板的電氣性能。在條件允許的范圍內(nèi),盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬,它們的關(guān)系是:地線>電源線>信號(hào)線,通常信號(hào)線寬為:0.2~0.3mm,最細(xì)寬度可達(dá)0.05~0.07mm,電源線一般為1.2~2.5mm。對(duì)數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個(gè)回路, 即構(gòu)成一個(gè)地網(wǎng)來(lái)使用(模擬電路的地則不能這樣使用)
預(yù)先對(duì)要求比較嚴(yán)格的線(如高頻線)進(jìn)行布線,輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行,以免產(chǎn)生反射干擾。必要時(shí)應(yīng)加地線隔離,兩相鄰層的布線要互相垂直,平行容易產(chǎn)生寄生耦合。
振蕩器外殼接地,時(shí)鐘線要盡量短,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(yīng)該走其它信號(hào)線,以使周圍電場(chǎng)趨近于零;
盡可能采用45o的折線布線,不可使用90o折線,以減小高頻信號(hào)的輻射;(要求高的線還要用雙弧線)
任何信號(hào)線都不要形成環(huán)路,如不可避免,環(huán)路應(yīng)盡量??;信號(hào)線的過(guò)孔要盡量少;
關(guān)鍵的線盡量短而粗,并在兩邊加上保護(hù)地。
通過(guò)扁平電纜傳送敏感信號(hào)和噪聲場(chǎng)帶信號(hào)時(shí),要用“地線-信號(hào)-地線”的方式引出。
關(guān)鍵信號(hào)應(yīng)預(yù)留測(cè)試點(diǎn),以方便生產(chǎn)和維修檢測(cè)用.原理圖布線完成后,應(yīng)對(duì)布線進(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(duì)未布線區(qū)域進(jìn)行地線填充,用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒(méi)被用上的地方都與地相連接作為地線用。或是做成多層板,電源,地線各占用一層。
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