第九章 PCB设置基础
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PCB设计基础知识PCB(Printed Circuit Board),中文名为印制电路板,是用于连接和支持各种电子元器件的一种基础组件。
PCB的设计是电子产品开发中非常重要的一部分,对于电路的性能、布局和可靠性都有很大的影响。
1.PCB的类型:PCB的类型主要分为单面板、双面板和多层板。
单面板只有一面可以进行电路布线,适合简单的电路设计;双面板则可以在两面都进行布线,适合复杂的电路设计;多层板则可以在多个电路层中进行布线,适合高密度的电路设计。
2.PCB的材料:PCB的主要材料包括基板、铜箔和覆盖层。
基板一般使用玻璃纤维增强的环氧树脂,有良好的绝缘性能和机械强度;铜箔用于制作导线和焊盘,一般有不同的厚度选择;覆盖层主要用于保护电路,常见的有有机胶覆盖层和漆覆盖层。
3.PCB的设计流程:PCB的设计流程包括原理图设计、库封装设计、PCB布局、布线、制造文件输出等步骤。
原理图设计是将电路设计成符号图,使用软件进行绘制;库封装设计是将元器件设计成符合标准的封装,也可以使用软件进行绘制;PCB布局是将元器件按照一定的规则摆放在基板上,并考虑电磁兼容性和散热等因素;布线是在布局的基础上进行线路的连接,保证良好的信号传输和阻抗匹配;制造文件输出是将设计好的PCB文件输出成Gerber文件等格式,用于制造。
4.PCB的布局原则:PCB的布局需要考虑电路性能、可靠性和成本等多方面的因素。
常见的布局原则包括:将主要的功能单元放在一起,减少连接线的长度;将高频和低频信号分离布局,减少干扰;注意散热和线路的位置关系,保证散热效果;避免并联的线路交叉,减少串扰等。
5.PCB的布线技巧:布线是PCB设计中非常关键的一步,直接影响电路的性能和可靠性。
常用的布线技巧包括:避免信号线和电源线的交叉,减少干扰;避免信号线和地线的平行布线,减少串扰;注意差分线对的长度保持一致,保证信号的相位一致;注意信号线的走向,避免过长和过曲;保证信号线的阻抗匹配,减少反射和损耗。
PCB电路板规划主要包括如下的几个部分:设定电路板的形状和物理边界、设定PCB 板的电气边界、设置电路板的安装方式。
下面将一一加以介绍。
1 设定PCB电路板形状和物理边界在Protel DXP的PCB板文件向导中,我们已经初步确定了电路板的形状和物理边界。
但我们在绘制PCB板之前,也许还会对电路板的边界的细节加以调整。
如果我们要对电路板的边界加以修改,可以执行菜单命令Design中的,Board Shape子菜单中的命令。
这个子菜单中的命令全部与边界设置相关。
Board Shape子菜单如图4-17所示。
Board Shape菜单中的命令意义如下:1 Redefine Board Shape:重新定义PCB板外形。
2 Move Board Vertices:移动PCB板外形顶点。
3 Move Board Shape:移动PCB板外形。
4 Define from selected objects:从选中物体定义PCB板外形。
5 Auto - Position Sheet:自动定位图纸。
下面,我们将举一个例子在一个空白PCB板子上绘出PCB板外形和物理边界,同时掌握运用这些命令。
我们所建的PCB板的大小为2000x1500mil。
首先,我们要新建一个空的PCB文档,如图4-28所示。
单击Files面板New栏中PCB Files命令。
这样会打开一个什么设置都没有作过的PCB板文件。
然后我们将当前的工作层面设置为Mechanicall(第一机械层),执行Board Shape菜单中的Redefine Board Shape(重新定义PCB板外形)命令,窗口变成绿色,光标呈十字形状,系统进入了编辑PCB板外形的状态,如图4-30所示。
我们将光标移至坐标(1000mil,1000mil)处,单击鼠标左键。
然后顺次移至坐标(1000mil,2500mil),(3000mil,2500mil),(3000mil,1000mil)处单击鼠标左键,这时如图4-31所示。
PCB设计基础教程PCB设计 (Printed Circuit Board Design) 是一项基础而重要的技能,它是电子设备中电路板的设计和制造过程。
该过程涉及到布线、排布和连接电子元件,以及最终在用于生产的电路板上制造的图案。
在本教程中,我们将介绍一些关键的PCB设计基础知识,帮助您快速入门这一领域。
第一步是选择适当的设计工具。
市场上有许多专业的PCB设计软件可供选择,包括Eagle、Altium Designer和KiCad等。
这些软件都提供了丰富的功能,可以帮助您完成从原理图绘制到PCB布局的整个设计流程。
接下来,您需要创建电路的原理图。
原理图是电路板设计的基础,它直观地显示了电路的组成和连接方式。
在原理图中,您可以使用符号和线连接电子元件,以及标注电路的各个参数和特性。
设计原理图后,您可以开始进行PCB布局。
PCB布局是将电子元件放置在电路板上的过程。
在这个过程中,您需要考虑到元件之间的连接、阻抗匹配、信号干扰等因素。
您还可以选择元件的摆放方式,以便优化电路板的性能和尺寸。
一旦您完成了PCB布局,接下来就是进行布线。
布线是将电子元件之间的连接线路绘制到电路板上的过程。
在布线时,您需要考虑信号传输的路径、信号干扰的最小化以及电路板的层间布局等因素。
您可以使用PCB 设计软件提供的自动布线功能,或者手动布线以更精确地控制连接的路径和参数。
完成布线后,您可以进行电路板的验证和调试。
这包括使用PCB设计软件进行电路模拟和仿真,以验证电路的功能和性能。
您还可以进行原型验证,在实际硬件上测试电路的功能和性能。
最后,一旦您满意电路板的设计和验证结果,就可以准备将其转换为适用于生产的文件。
这包括生成PCB制造文件,包括Gerber文件和钻孔文件等。
这些文件将被发送给PCB制造商,用于生产和组装电路板。
综上所述,PCB设计涉及多个步骤,包括原理图绘制、PCB布局、布线、验证和文件生成等。
了解和掌握这些基础知识将帮助您更好地进行PCB设计,并提高您设计出高质量电路板的能力。
PCB设计_PCB设计基本操作PCB设计是电子设备制造中不可或缺的一环,它涉及到电路原理设计、元器件选型、PCB布局规划、信号传输、电磁兼容性等多方面内容。
在实际的PCB设计过程中,设计师需要掌握一系列基本操作才能顺利完成设计任务。
本文将介绍PCB设计的基本操作,并结合实例进行详细说明。
1.元器件选型在进行PCB设计之前,首先需要确定电路所需要的元器件。
PCB设计中的元器件包括电阻、电容、电感、晶体管、集成电路等。
在进行元器件选型时,设计师需要考虑元器件的参数如容值、电压、功率、尺寸等是否符合设计要求,并且要选择符合预算的元器件。
2.PCB尺寸确定PCB的尺寸是设计中至关重要的一环。
设计师需要根据电路功能、元器件布局等因素确定PCB的尺寸,并且要考虑到PCB在实际使用中的安装情况,保证PCB可以正常放置在设备内部。
3.PCB布局规划PCB布局规划是PCB设计的重要步骤,它涉及到元器件的摆放、连线、电源线、接地线等内容。
设计师需要根据电路原理图进行元器件布局,保证信号传输通畅、电路稳定,并且要避免元器件之间的相互干扰。
4.信号传输在进行PCB布局时,设计师需要考虑信号传输的问题。
信号传输路径的设计要尽量避免信号线走过大面积的地面,要保持信号线的最短路径和避免信号线之间的干扰。
此外,还要考虑信号线的阻抗匹配,以保证信号传输的稳定性。
5.电源线、接地线布局电源线和接地线是PCB设计中至关重要的部分。
电源线要避免和信号线交叉,以减少电磁干扰,同时要保证电源线的稳定性。
接地线要保持短而宽的设计,减少电磁波的传播,使整个PCB系统的接地电位维持在同一个电位上。
6.元器件布局的示例:以一个简单的LED灯控制电路为例,设计师需要考虑LED的位置、电源和接地线的布局等。
LED应该尽量靠近电源引脚,以减少信号传输路径,电源线和接地线要尽量保持短而宽的设计,以确保LED工作的稳定性。
7.PCB设计软件的使用在进行PCB设计时,设计师需要掌握专业的PCB设计软件,如Altium Designer、Cadence Allegro等。
PCB设计基础知识印刷电路板(Printed circuit board,PCB)几乎会出现在每一种电子设备当中。
如果在某样设备中有电子零件,那么它们也都是镶在大小各异的PCB上。
除了固定各种小零件外,PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。
随着电子设备越来越复杂,需要的零件越来越多,PCB上头的线路与零件也越来越密集了。
标准的PCB长得就像这样。
裸板(上头没有零件)也常被称为「印刷线路板Printed Wiring Board (PWB)」。
板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。
在表面可以看到的细小线路材料是铜箔,原本铜箔是覆盖在整个板子上的,而在制造过程中部份被蚀刻处理掉,留下来的部份就变成网状的细小线路了。
这些线路被称作导线(conductor pattern)或称布线,并用来提供PCB上零件的电路连接。
为了将零件固定在PCB上面,我们将它们的接脚直接焊在布线上。
在最基本的PCB(单面板)上,零件都集中在其中一面,导线则都集中在另一面。
这么一来我们就需要在板子上打洞,这样接脚才能穿过板子到另一面,所以零件的接脚是焊在另一面上的。
因为如此,PCB的正反面分别被称为零件面(Component Side)与焊接面(Solder Side)。
如果PCB上头有某些零件,需要在制作完成后也可以拿掉或装回去,那么该零件安装时会用到插座(Socket)。
由于插座是直接焊在板子上的,零件可以任意的拆装。
下面看到的是ZIF(Zero insertion Force,零拨插力式)插座,它可以让零件(这里指的是CPU)可以轻松插进插座,也可以拆下来。
插座旁的固定杆,可以在您插进零件后将其固定。
如果要将两块PCB相互连结,一般我们都会用到俗称「金手指」的边接头(edge connector)。
金手指上包含了许多裸露的铜垫,这些铜垫事实上也是PCB布线的一部份。
通常连接时,我们将其中一片PCB 上的金手指插进另一片PCB上合适的插槽上(一般叫做扩充槽Slot)。
PCB设计基础教程PCB设计是电子工程师必须掌握的基本技能之一,它在电子产品开发中扮演着重要的角色。
在PCB设计中,每一个元件都有它自己的位置和连接方式,因此,在电子系统中,PCB设计往往决定着电子产品的性能以及稳定性。
本文将向您介绍基础的PCB设计知识。
一、概述PCB的全称是Printed Circuit Board,中文名叫印制电路板。
它是一种载有电子元件的平面板,用于连接各种电子元件和部件,组成一个完整的电子电路系统。
在PCB设计中,主要是通过连接各个元件实现电路功能的设计。
二、PCB设计流程1.确定电路要求:在进行PCB设计之前,需要先明确电路的具体要求,包括电压、电流、容量、频率、负载和噪声等要素。
在明确这些参数后,才有助于进行后续的PCB设计。
2.电路结构设计:在确定完电路的要求之后,接下来需要进行电路结构设计。
这个过程主要是决定元件和部件的安置和连接方式,以及布局的排列顺序和位置。
同时还需关注元件与板面的距离、线宽、线间距、孔径和阻抗等设计要素。
3.部件封装设计:电气部件的外形不同,对应的封装也不同,因此需要进行部件封装的设计。
部件封装的设计要素主要包括引脚、位置和大小等。
在PCB设计过程中,通过确定部件的封装大小和引脚位置等因素,来决定元件的安装位置和方向。
4.电路原理图:PCB设计的最后一步就是进行电路原理图的设计。
在进行电路原理图设计时,需要将PCB部件与设计原理图分离,以便于进行布局、连线的设计和元件的检查。
三、PCB常用工具及其使用方法1. PCB绘图软件:为进行PCB设计,需要使用一款专业的PCB绘图软件。
常用的PCB绘图软件包括Altium Design、Mentor Graphics、Eagle、Pads等。
这些软件提供了各种工具和功能,使得PCB设计变的更加简单、灵活。
2. PCB元件库管理:PCB元件库管理工具使得元件的选取和管理更加方便。
通过这个工具,可以进行元件查找、封装的选择以及导入和导出等操作。
PCB板基础知识布局原则布线技巧设计规则PCB(Printed Circuit Board)板是电子产品中常用的一种电路元件,它由导线和电子元器件组成。
在进行PCB板的设计时,需要遵循一些基础知识、布局原则、布线技巧和设计规则,以确保电路板的稳定性和可靠性。
一、PCB板基础知识1.PCB板的分类:单面板、双面板、多层板。
2.PCB板的材料:常用的材料有FR-4玻璃纤维布基板和铝基板。
3.PCB板的层次结构:底层、封装层(元器件的焊接)、布线层(导线的布局)。
4.PCB板的元器件封装:常用的有DIP封装、SMD封装和BGA封装。
二、布局原则1.分区布局原则:将整个电路板划分为功能区、电源区和信号区,使各个区域之间的干扰最小。
2.元件布局原则:将功能相似的元器件尽量靠近,减少导线长度,降低电磁干扰。
3.重要性能电路布局原则:将音频、射频等重要性能电路放置在相对比较靠近电源接口的位置,以避免电源和地的干扰。
4.高功率元件布局原则:高功率元件(如继电器、驱动板等)应远离低功率元件,以避免高功率元件的热与电磁干扰对低功率元件产生不利影响。
三、布线技巧1.信号线布线技巧:要尽量避免信号线的交叉,使信号线按照逻辑关系进行布线,减少互相干扰的可能。
2.电源线布线技巧:按照电流大小和电压的需求进行布线,尽量减小电源线的长度和电阻。
3.地线布线技巧:要保证地线的连续性和稳定性,避免形成环路和过长的回流路径。
4.时钟信号布线技巧:时钟信号的布线应尽量短且相等,以避免时钟偏差和信号失真。
5.差分信号布线技巧:差分信号的正负线要尽量靠近,长度要保持一致,以降低互相干扰的可能性。
四、设计规则1.间距规则:不同电压等级之间、信号与电源之间、信号与地之间要有足够的间距以保证安全性和稳定性。
2.导线规则:要根据电流大小和导线的宽度选择合适的线宽,以确保导线的稳定性和通气性。
3.焊盘规则:要根据元器件的引脚数目确定焊盘的大小,以保证焊接的可靠性和稳定性。