(PB印制电路板技术手册]PB布线设计
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(PB印制电路板)印制电路板制造简易实用手册主题:印制电路板制造简易实用手册收藏:PCB收藏天地网绪论印制电路板制造技术的飞速发展,促使广大从事印制电路板制造行业的人们,加快知识更新。
为此,就必须掌握必要的新知识并与原有实用的科技成为工作必备的参考资料,更好地从事各种类型的科研工作。
这本手册就是使从事高科技行业新生产者尽快地掌握与印制电路板制造技术相关的知识,才能更好的理解和应用印制电路板制造方面的所涉及到的实用技术基础知识,为全面掌握印制电路板制造的全过程和所涉及到科学试验提供必要的手段。
第一章溶液浓度计算方法在印制电路板制造技术,各种溶液占了很大的比重,对印制电路板的最终产品质量起到关键的作用。
无论是选购或者自配都必须进行科学计算。
正确的计算才能确保各种溶液的成分在工艺范围内,对确保产品质量起到重要的作用。
根据印制电路板生产的特点,提供六种计算方法供同行选用。
1.体积比例浓度计算:•定义:是指溶质(或浓溶液)体积与溶剂体积之比值。
•举例:1:5硫酸溶液就是一体积浓硫酸与五体积水配制而成。
2.克升浓度计算:•定义:一升溶液里所含溶质的克数。
•举例:100克硫酸铜溶于水溶液10升,问一升浓度是多少?100/10=10克/升3.重量百分比浓度计算(1)定义:用溶质的重量占全部溶液重理的百分比表示。
(2)举例:试求3克碳酸钠溶解在100克水中所得溶质重量百分比浓度?4.克分子浓度计算•定义:一升中含1克分子溶质的克分子数表示。
符号:M、n表示溶质的克分子数、V表示溶液的体积。
如:1升中含1克分子溶质的溶液,它的克分子浓度为1M;含1/10克分子浓度为0.1M,依次类推。
•举例:将100克氢氧化钠用水溶解,配成500毫升溶液,问这种溶液的克分子浓度是多少?解:首先求出氢氧化钠的克分子数:5. 当量浓度计算•定义:一升溶液中所含溶质的克当量数。
符号:N(克当量/升)。
•当量的意义:化合价:反映元素当量的内在联系互相化合所得失电子数或共同的电子对数。
PCB布线要求PCB布线是指将电子元器件之间的连接线路绘制到PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)上的过程。
良好的PCB布线布局设计对于电路的性能和稳定性至关重要。
在进行PCB布线设计时,需要考虑以下几个方面的要求。
首先,布线设计要符合电路的功能需求。
根据电路的功能要求,将元器件之间的信号线、电源线、地线等按照一定规则进行布线。
信号线要避免长距离平行布线,防止干扰。
电源线和地线要尽可能粗,以降低电阻、电感和电容。
布线时还要确保元器件之间的连接完整、电路走向简洁和电路层次清晰。
其次,布线要考虑电磁兼容(EMC)和信号完整性要求。
电磁兼容是指电路在工作时不会对周围环境产生干扰或受到干扰。
要避免信号线穿插于电源线和地线之间,尽量使信号线成对走线,以减小环路面积。
此外,还可以通过增加层次、设置屏蔽层等方式来降低信号线的辐射干扰。
信号完整性是指信号在传输过程中不受失真和衰减的影响,要注意保持信号线的匹配阻抗,减少信号线长度和交叉区域,避免信号线过长、弯曲和细小突起。
另外,布线设计要合理分配功率和地线。
为了确保电路的稳定性和可靠性,要根据功率需求合理布置电源线,充分考虑电源的负载能力和电流分布情况,并使用足够宽的电源线。
地线在PCB布线中同样重要,可减小信号线和电源线的回流路径,提供路径共享和信号回归,以降低环路干扰和电源波动。
应尽可能使用分离的地平面和信号地,避免在同一层上共享相同的地,以减少回流路径的干扰。
另外,布线设计要考虑组件布局,以方便元器件的安装和维修。
布线要尽量避免交叉和重叠,保持电路简洁、紧凑和有序。
在考虑元器件布局时,要考虑元器件的大小、形状和引脚位置,避免不必要的长线和跨线。
最后,布线设计要合理考虑成本和制造可行性。
布线的方式和层数要符合工艺要求和制造工艺的可行性,并充分考虑成本因素。
例如,不必要的层数增加会导致成本上升,所以要根据实际需求合理选择布线的层数。
此外,还要充分考虑元器件的封装形式和引脚间距,以确保布线与元器件的匹配。
(PB 印制电路板)印制电路板(PB)设计与制作第一章初识Protel99SE电子线路设计是众多工程技术人员和无线电爱好者经常遇到的问题,如何快捷、高效、准确地完成电子线路的设计工作也使很多人一筹莫展。
您或许为使电路板尽量紧凑而绞尽脑汁,为布通电路板的线路而废寝忘食,为手绘的电路板歪歪扭扭而感到灰心丧气。
卓越的 Protel99 将彻底把您从烦恼的工作中解放出来,在它的帮助下,您的电子线路设计工作将变得轻松愉快。
第一节 Protel99SE 的发展与演变随着现代科学日新月异的发展,现代电子工业也取得了长足的进步,大规模、超大规模集成电路的使用使电路板的走线愈加精密和复杂。
在这种情况下,传统的手工方式设计和制作电路板已显得越来越难以适应形势了。
幸运的是电子计算机的飞速发展有效地解决了这个问题,精明的软件厂商针对广大电子界人士的需求及时推出了自己的电子线路软件。
这些软件有一些共同的特征:它们都能够协助用户完成电子产品线路的设计工作,比较完善的电子线路软件至少具有自动布线的功能,更完善的还应有自动布局、逻辑检测、逻辑模拟等功能。
Protel99 继续保持了 ProtelTechnology 公司的革新传统,它具有极为全面的工具、文档以及设计项目的组织功能,使用户可比以往任何时候更轻松地驾驭电子线路设计的全过程。
Protel 软件的良好信誉以及Protel99 的卓越表现使之很快成为众多用户的首选软件。
第二节 Protel99SE 的特点Protel99 主要有两大部分组成:一.原理图设计系统。
它主要用于电路原理图的设计,为印制电路板的设计打好基础。
二.印制电路板设计系统。
它主要用于印制电路板的设计,产生最终的 PCB 文件,直接联系到印制电路板的生产。
一.原理图设计系统Protel99 的原理图编辑器提供高速,智能的原理图编辑手段,产生高质量的原理图输出结果,它的元件库提供了超过六万种元件,最大限度地覆盖了众多的电子元件生产厂家的繁复庞杂的元件类型。
(PB印制电路板)制板pcb工艺说明中册机器的规格说明生产管理信息机器的系统设置第一章机器的规格说明一、机器的外形尺寸及重量[LL型(XL型)]·2294(宽)×1952(长)×1500(高)mm 加信号灯高为2000mm ·机身重(没料架):2000KG·托盘供给部:约300KG二、使用要求:·环境温度:20±10℃·电源供给:3相200±10V AC 50/60HZ 约9KVA功率。
·空压:压力0.49MPA(5kgf/cm²)流速量150NL/min 进气管口径:PT1/4B ·注意空压管路要有油水分离器。
三、PCB板的生产范围:①尺寸:max:510×460mm min:50×50mm②贴装区域:max :510×452mm min:50×42mm③材料:酚醛树脂纸质板、环氧树脂玻璃板、陶瓷板、柔性板等。
④PCB板厚度:0.5~4.0mm四、元件的使用范围:①元件的种类:全范围的1005~CSP。
②元件的包装:卷盘直径:φ178~382mm。
矩形元件:Max 55×55mm 高Max 25mm长的连接器:Max 150mm。
引脚间距:min 0.3mm安装的吸嘴数:max 16个五、贴装时间:CHIP元件:0.57s/片QFP:0.7s/片六、加载PCB的加载时间:约2.7S传送的方向:右—左或左—右七、料架:1、Tape: max 60个2、托盘:①Tray: max:40种②Tray的外形尺寸:W 85~230mm; L:200~335mm T:max 30mm③Tray盘重:总重量(两个料架箱和40个料盘):50KG1个Tray盘重:2.5KG④送料时间:当升降台不移动时取决于贴装头;当升降移动时:3.2~5.4S.八、控制系统:1、控制系统:·32位微计算机·闭环双臂驱动·半闭环AC伺服马达·开环步进马达2、命令系统:X-Y轴:绝对/相对坐标料站:站号命令3、控制方式:自动/半自动/手动/在线4、位置控制精度:X-Y:0.001mm H:0.1mm Q:0.00072º九、存储程序数:1、NC程序单条:Max:2000步 Max:200条2、元件库:1000种元件。
(PB印制电路板)开关电源的PB布线要求开关电源的PCB布线设计开关电源PCB排版是开发电源产品中的一个重要过程。
许多情况下,一个在纸上设计得非常完美的电源可能在初次调试时无法正常工作,原因是该电源的PCB 排版存在着许多问题.0、引言为了适应电子产品飞快的更新换代节奏,产品设计工程师更倾向于选择在市场上很容易采购到的AC/DC适配器,并把多组直流电源直接安装在系统的线路板上。
由于开关电源产生的电磁干扰会影响到其电子产品的正常工作,正确的电源PCB排版就变得非常重要。
开关电源PCB排版与数字电路PCB排版完全不一样。
在数字电路排版中,许多数字芯片可以通过PCB软件来自动排列,且芯片之间的连接线可以通过PCB软件来自动连接。
用自动排版方式排出的开关电源肯定无法正常工作。
所以,没计人员需要对开关电源PCB排版基本规则和开关电源工作原理有一定的了解。
1、开关电源PCB排版基本要点1.1 电容高频滤波特性图1是电容器基本结构和高频等效模型。
电容的基本公式是式(1)显示,减小电容器极板之间的距离(d)和增加极板的截面积(A)将增加电容器的电容量。
电容通常存在等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)二个寄生参数。
图2是电容器在不同工作频率下的阻抗(Zc)。
一个电容器的谐振频率(fo)可以从它自身电容量(C)和等效串联电感量(LESL)得到,即当一个电容器工作频率在fo以下时,其阻抗随频率的上升而减小,即当电容器工作频率在fo以上时,其阻抗会随频率的上升而增加,即当电容器工作频率接近fo时,电容阻抗就等于它的等效串联电阻(RESR)。
电解电容器一般都有很大的电容量和很大的等效串联电感。
由于它的谐振频率很低,所以只能使用在低频滤波上。
钽电容器一般都有较大电容量和较小等效串联电感,因而它的谐振频率会高于电解电容器,并能使用在中高频滤波上。
瓷片电容器电容量和等效串联电感一般都很小,因而它的谐振频率远高于电解电容器和钽电容器,所以能使用在高频滤波和旁路电路上。
印制电路板设计步骤和方法
印制电路板(PCB)的设计步骤和方法如下:
1. 确定电路板尺寸和布局:根据电路的功能和复杂度,确定电路板的尺寸和布局。
考虑电路板的形状、大小、接口位置等因素,以确保电路板能够满足实际应用需求。
2. 准备电路原理图:根据电路的功能和设计要求,画出电路原理图。
确保原理图正确无误,并经过仔细检查和验证。
3. 设计电路板布线图:根据电路原理图,设计电路板布线图。
确定导线的走向、宽度、间距等参数,并选择合适的元器件放置位置。
在布线过程中,要遵循电磁兼容性、抗干扰等原则,以确保电路性能稳定可靠。
4. 制作电路板:将设计好的电路板布线图制作成物理电路板。
这一步通常包括打印电路板图、制版、腐蚀、去膜等工序,最终得到实际的电路板。
5. 测试和调试:在制作好的电路板上进行测试和调试。
检查电路板的电气性能是否符合设计要求,并排除可能存在的故障和问题。
6. 优化和改进:根据测试和调试的结果,对电路板进行优化和改进。
对电路板进行重新设计和布线,以提高其性能和稳定性。
以上是印制电路板设计的基本步骤和方法。
在实际应用中,根据具体情况和需求,可以采用不同的设计方法和工具,以达到最佳的设计效果。
印制电路板(PCB)制作工艺指导书引言印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)作为电子设备的重要组成部分,广泛应用于电子产品的制造中。
本文将介绍PCB制作的一般工艺流程和注意事项,并提供操作指导,以便初学者参考和学习。
1. PCB设计PCB设计是制作印制电路板的第一步,它涉及到电路图设计、器件布局、追踪布线等内容。
以下是PCB设计的主要步骤:1.1 电路图设计在PCB设计软件中绘制电路图,包括电路的连接以及器件的引脚定义。
1.2 器件布局根据电路图设计,在PCB上布局器件的位置,考虑器件之间的连接以及最小的信号干扰。
1.3 追踪布线根据布局结果,在PCB上布线,连接器件间的引脚。
确保追踪线路的长度和宽度满足设计要求,并防止干扰。
2. PCB制版PCB制版是将PCB设计图转换为实际的印制电路板的过程。
以下是PCB制版的主要步骤:2.1 制作底片根据PCB设计图,在荧光幕上制作底片,底片上的图形是要转移到光敏胶上的。
2.2 制作光敏胶板在洁净的环境下,将底片放在已喷涂光敏胶的玻璃板上,再经过紫外线照射,使光敏胶固化。
2.3 显影处理将光敏胶板放入显影液中,显影液将去除光敏胶板上未固化的部分,露出底材。
2.4 蚀刻将显影后的光敏胶板放入蚀刻液中,根据PCB设计图的要求,把不需要的铜层蚀刻掉,以得到所需电路图形。
2.5 清洗将蚀刻后的光敏胶板放入洗涤机中清洗,去除掉蚀刻液和光敏胶残留。
2.6 钻孔根据PCB设计图的要求,使用钻床在PCB上钻孔,用来安装元件。
3. PCB制作过程中的注意事项PCB制作是一个精密的过程,需要注意以下几点:3.1 工作环境制作PCB的工作环境应保持干净和整洁,确保没有灰尘和颗粒物进入PCB制作过程中。
3.2 设备维护定期对PCB制作所使用的设备进行维护和保养,保证设备的运行正常。
3.3 材料选择选择高质量的材料,确保PCB的质量和可靠性。
3.4 精确度控制在PCB制作过程中,要严格控制尺寸和位置的精确度,以确保PCB的性能和电路连接的可靠性。
SMT生产线PCB设计规范壹、FIDUCIAL MARK DESIGN一、SHAPE AND SIZE OF MARK(MARK的形状及尺寸)二、MARK MATERIAL(MARK的材质)GOLD PLATING、SOLDER PLATING、COPPER LEAF三、PROHIBITED AREA FOR PATTERN AND REGISTRATION(MARK周围的禁止区域)四、所有FINE PITCH COMPONENT须加2个FIDUCIAL MARKS于其对角线处。
FINE PITCH COMPONENT(LARGE SMD DEVICE)之定义为:1、LEAD-TO-LEAD PITCH ≦ 0.5㎜2、84 PINS 以上组件五、POSITION(MARK设计的位置)1.斜线内为FIDUCIAL MARK可放置的位置,FIDUCIAL MARK的中心点距离PC板的板边最少应为7㎜。
2.每片PCB上最少需有2个FIDUCIAL MARK,这2个FIDUCIAL MARK应尽可能位于PC板靠近板边的角落位置上,且这2个FIDUCIAL MARK应互为对角。
(请不要将这2个FIDUCIAL MARK置于接近PC板的中央位置上)。
3.若PC板双面皆有SMD零件时,则在PC板的两面上须各有2个FIDUCIAL MARK以供SMT机器识别之用,且此PC板正反两面之FIDUCIAL MARK应尽可能不要设计在相同的坐标位置上。
貳、BOARD DESIGN一、BOARD WARP (PCB板弯限制)每100mm板弯不可超过0.4mm每片PC板最大板弯不可超过1.2㎜二、COMPONENT MOUNTING DEAD SPACE禁止放置SMD零件区域(死区)PC板两侧板边(长边)各留5mm空间不可放置零件,若无法预留板边则请采增加V-CUTTER的方式处理。
參、印刷钢版1.为配合N2氮气制程,提高良率,钢版的开法为将CHIP R、C零件的PAD位置采用的开法且钢版上两PAD开孔的内距应为1.1~1.2㎜,以避免飞溅及产生锡珠。
(PB 印制电路板)功放电路 PB 布线注意问题功放电路PCB 布线注意问题顾名思义,有源音箱就是音箱与放大器的组合,因此有源音箱噪音分析与一般放大器噪音与放大器近似,分析、处理时可借鉴 HIFI 放大器。
噪音与放大器相生相伴,是无可避免的,这里讨论降低噪音,目的是将其降低至可接受的范围,而不是、也无法将其彻底根除,换句话说,信噪比只能尽量提高,但不能无限大。
有源音箱的噪音按来源可粗略分为电磁干扰、地线干扰、机械噪声与热噪声几类,下面来从噪音产生根源与机理方面简要分析一下,并提ft一些经实践检验行之有效的解决方案,以期能对各大音响厂家工程师能所帮助。
一、电磁干扰电磁干扰主要来源是电源变压器和空间杂散电磁波。
有源音箱除极少数特殊产品外,多数是由市电提供电源,因此必然要使用电源变压器。
电源变压器工作过程是一个“电—磁—电”的转换过程,在电磁转换过程中必然会产生磁泄露,变压器泄磁被放大电路拾取放大,最终表现为由扬声器发ft的交流声。
电源变压器常见规格有 EI 型、环型和 R 型,无论是从音质角度还是从电磁泄露角度来看,这三种变压器各有优缺点,不能简单判定优劣。
EI 型变压器是最常见、应用最广的变压器。
深圳各大音响制作厂家基本上是采用 EI 变压器。
磁泄露主要来源 E 与I 型铁心之间的气隙以及线圈自身辐射。
EI 型变压器磁泄露是有方向性,如下图所示,X、Y、Z 轴三个方向上,线圈轴心Y 轴方向干扰最强,Z 轴方向最弱,X 轴方向的辐射介于 Y、Z 之间,因此实际使用时尽量不要使 Y 轴与电路板平行。
环型变压器环型变压器由于不存在气隙、线圈均匀卷绕铁芯,理论上漏磁很小,也不存在线圈辐射。
但环型变压器由于无气隙存在,抗饱和能力差,在市电存在直流成分时容易产生饱和,产生很强的磁泄露。
国内不少地区市电波形畸变严重,因此许多用家使用环型变压器感觉并不比 EI 型变压器好,甚至更差。
所谓环型变压器绝无泄露,或是因媒介误导,或是因厂商ft于商业宣传需要而杜撰,环型变压器磁泄露极低的说法只是在市电波型为严格的正弦波时才成立。
【PB印制电路板】PB技巧xxxx年xx月xx日xxxxxxxx集团企业有限公司Please enter your company's name and contentvPCB技巧作者:奋力呼吸提交日期:2007-11-1 11:11:001.信号完整性(Signal Integrity):就是指电路系统中信号的质量,如果在要求的时间内,信号能不失真地从源端传送到接收端,我们就称该信号是完整的。
2.传输线(Transmission Line):由两个具有一定长度的导体组成回路的连接线,我们称之为传输线,有时也被称为延迟线。
3.集总电路(Lumped circuit):在一般的电路分析中,电路的所有参数,如阻抗、容抗、感抗都集中于空间的各个点上,各个元件上,各点之间的信号是瞬间传递的,这种理想化的电路模型称为集总电路。
4.分布式系统(Distributed System):实际的电路情况是各种参数分布于电路所在空间的各处,当这种分散性造成的信号延迟时间与信号本身的变化时间相比已不能忽略的时侯,整个信号通道是带有电阻、电容、电感的复杂网络,这就是一个典型的分布参数系统。
5.上升/下降时间(Rise/Fall Time):信号从低电平跳变为高电平所需要的时间,通常是量度上升/下降沿在10%-90%电压幅值之间的持续时间,记为Tr。
6.截止频率(Knee Frequency):这是表征数字电路中集中了大部分能量的频率范围(0.5/Tr),记为Fknee,一般认为超过这个频率的能量对数字信号的传输没有任何影响。
7.特征阻抗(Characteristic Impedance):交流信号在传输线上传播中的每一步遇到不变的瞬间阻抗就被称为特征阻抗,也称为浪涌阻抗,记为Z0。
可以通过传输线上输入电压对输入电流的比率值(V/I)来表示。
8.传输延迟(Propagation delay):指信号在传输线上的传播延时,与线长和信号传播速度有关,记为tPD。
PCB设计基础知识来源:网络作者:未知字号:[大± ±]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±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) o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) o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。
pcb布局布线技巧及原则PCB 布局、布线基本原则一、元件布局基本规则1. 按电路模块进行布局,实现同一功能的相关电路称为一个模块,电路模块中的元件应采用就近集中原则,同时数字电路和模拟电路分开;2.定位孔、标准孔等非安装孔周围1.27mm 内不得贴装元、器件,螺钉等安装孔周围3.5mm(对于M2.5)、4mm(对于M3)内不得贴装元器件;3. 卧装电阻、电感(插件)、电解电容等元件的下方避免布过孔,以免波峰焊后过孔与元件壳体短路;4. 元器件的外侧距板边的距离为5mm;5. 贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mm;6. 金属壳体元器件和金属件(屏蔽盒等)不能与其它元器件相碰,不能紧贴印制线、焊盘,其间距应大于2mm。
定位孔、紧固件安装孔、椭圆孔及板中其它方孔外侧距板边的尺寸大于3mm;7. 发热元件不能紧邻导线和热敏元件;高热器件要均衡分布;8. 电源插座要尽量布置在印制板的四周,电源插座与其相连的汇流条接线端应布置在同侧。
特别应注意不要把电源插座及其它焊接连接器布置在连接器之间,以利于这些插座、连接器的焊接及电源线缆设计和扎线。
电源插座及焊接连接器的布置间距应考虑方便电源插头的插拔;9. 其它元器件的布置:所有IC 元件单边对齐,有极性元件极性标示明确,同一印制板上极性标示不得多于两个方向,出现两个方向时,两个方向互相垂直;10、板面布线应疏密得当,当疏密差别太大时应以网状铜箔填充,网格大于8mil(或0.2mm);11、贴片焊盘上不能有通孔,以免焊膏流失造成元件虚焊。
重要信号线不准从插座脚间穿过;12、贴片单边对齐,字符方向一致,封装方向一致;13、有极性的器件在以同一板上的极性标示方向尽量保持一致。
二、元件布线规则1、画定布线区域距PCB 板边≤1mm 的区域内,以及安装孔周围1mm 内,禁止布线;2、电源线尽可能的宽,不应低于18mil;信号线宽不应低于12mil;cpu 入出线不应低于10mil(或8mil);线间距不低于10mil;3、正常过孔不低于30mil;4、双列直插:焊盘60mil,孔径40mil;1/4W 电阻:51*55mil(0805 表贴);直插时焊盘62mil,孔径42mil;无极电容:51*55mil(0805 表贴);直插时焊盘50mil,孔径28mil;5、注意电源线与地线应尽可能呈放射状,以及信号线不能出现回环走线。
(PB印制电路板)PB布线设计PCB布线设计在当今激烈竞争的电池供电市场中,由于成本指标限制,设计人员常常使用双面板。
尽管多层板(4层、6层及8层)方案在尺寸、噪声和性能方面具有明显优势,成本压力却促使工程师们重新考虑其布线策略,采用双面板。
在本文中,我们将讨论自动布线功能的正确使用和错误使用,有无地平面时电流回路的设计策略,以及对双面板元件布局的建议。
自动布线的优缺点以及模拟电路布线的注意事项设计PCB时,往往很想使用自动布线。
通常,纯数字的电路板(尤其信号电平比较低,电路密度比较小时)采用自动布线是没有问题的。
但是,在设计模拟、混合信号或高速电路板时,如果采用布线软件的自动布线工具,可能会出现一些问题,甚至很可能带来严重的电路性能问题。
例如,图1中显示了一个采用自动布线设计的双面板的顶层。
此双面板的底层如图2所示,这些布线层的电路原理图如图3a和图3b所示。
设计此混合信号电路板时,经仔细考虑,将器件手工放在板上,以便将数字和模拟器件分开放置。
采用这种布线方案时,有几个方面需要注意,但最麻烦的是接地。
如果在顶层布地线,则顶层的器件都通过走线接地。
器件还在底层接地,顶层和底层的地线通过电路板最右侧的过孔连接。
当检查这种布线策略时,首先发现的弊端是存在多个地环路。
另外,还会发现底层的地线返回路径被水平信号线隔断了。
这种接地方案的可取之处是,模拟器件(12位A/D转换器MCP3202和2.5V参考电压源MCP4125)放在电路板的最右侧,这种布局确保了这些模拟芯片下面不会有数字地信号经过。
图3a和图3b所示电路的手工布线如图4、图5所示。
在手工布线时,为确保正确实现电路,需要遵循一些通用的设计准则:尽量采用地平面作为电流回路;将模拟地平面和数字地平面分开;如果地平面被信号走线隔断,为降低对地电流回路的干扰,应使信号走线与地平面垂直;模拟电路尽量靠近电路板边缘放置,数字电路尽量靠近电源连接端放置,这样做可以降低由数字开关引起的di/dt 效应。
这两种双面板都在底层布有地平面,这种做法是为了方便工程师解决问题,使其可快速明了电路板的布线。
厂商的演示板和评估板通常采用这种布线策略。
但是,更为普遍的做法是将地平面布在电路板顶层,以降低电磁干扰。
图1 采用自动布线为图3所示电路原理图设计的电路板的顶层图2 采用自动布线为图3所示电路原理图设计的电路板的底层图3a 图1、图2、图4和图5中布线的电路原理图图3b 图1、图2、图4和图5中布线的模拟部分电路原理图有无地平面时的电流回路设计对于电流回路,需要注意如下基本事项:1. 如果使用走线,应将其尽量加粗PCB上的接地连接如要考虑走线时,设计应将走线尽量加粗。
这是一个好的经验法则,但要知道,接地线的最小宽度是从此点到末端的有效宽度,此处“末端”指距离电源连接端最远的点。
2. 应避免地环路3. 如果不能采用地平面,应采用星形连接策略(见图6)通过这种方法,地电流独立返回电源连接端。
图6中,注意到并非所有器件都有自己的回路,U1和U2是共用回路的。
如遵循以下第4条和第5条准则,是可以这样做的。
4. 数字电流不应流经模拟器件数字器件开关时,回路中的数字电流相当大,但只是瞬时的,这种现象是由地线的有效感抗和阻抗引起的。
对于地平面或接地走线的感抗部分,计算公式为V = Ldi/dt,其中V是产生的电压,L是地平面或接地走线的感抗,di是数字器件的电流变化,dt是持续时间。
对地线阻抗部分的影响,其计算公式为V= RI, 其中,V是产生的电压,R是地平面或接地走线的阻抗,I是由数字器件引起的电流变化。
经过模拟器件的地平面或接地走线上的这些电压变化,将改变信号链中信号和地之间的关系(即信号的对地电压)。
5. 高速电流不应流经低速器件与上述类似,高速电路的地返回信号也会造成地平面的电压发生变化。
此干扰的计算公式和上述相同,对于地平面或接地走线的感抗,V = Ldi/dt ;对于地平面或接地走线的阻抗,V = RI 。
与数字电流一样,高速电路的地平面或接地走线经过模拟器件时,地线上的电压变化会改变信号链中信号和地之间的关系。
图4 采用手工走线为图3所示电路原理图设计的电路板的顶层图5 采用手工走线为图3所示电路原理图设计的电路板的底层图6 如果不能采用地平面,可以采用“星形”布线策略来处理电流回路图7 分隔开的地平面有时比连续的地平面有效,图b)接地布线策略比图a) 的接地策略理想6. 不管使用何种技术,接地回路必须设计为最小阻抗和容抗7. 如使用地平面,分隔开地平面可能改善或降低电路性能,因此要谨慎使用分开模拟和数字地平面的有效方法如图7所示图7中,精密模拟电路更靠近接插件,但是与数字网络和电源电路的开关电流隔离开了。
这是分隔开接地回路的非常有效的方法,我们在前面讨论的图4和图5的布线也采用了这种技术。
工程领域中的数字设计人员和数字电路板设计专家在不断增加,这反映了行业的发展趋势。
尽管对数字设计的重视带来了电子产品的重大发展,但仍然存在,而且还会一直存在一部分与模拟或现实环境接口的电路设计。
模拟和数字领域的布线策略有一些类似之处,但要获得更好的结果时,由于其布线策略不同,简单电路布线设计就不再是最优方案了。
本文就旁路电容、电源、地线设计、电压误差和由PCB布线引起的电磁干扰(EMI)等几个方面,讨论模拟和数字布线的基本相似之处及差别。
模拟和数字布线策略的相似之处旁路或去耦电容在布线时,模拟器件和数字器件都需要这些类型的电容,都需要靠近其电源引脚连接一个电容,此电容值通常为0.1mF。
系统供电电源侧需要另一类电容,通常此电容值大约为10mF。
这些电容的位置如图1所示。
电容取值范围为推荐值的1/10至10倍之间。
但引脚须较短,且要尽量靠近器件(对于0.1mF电容)或供电电源(对于10mF电容)。
在电路板上加旁路或去耦电容,以及这些电容在板上的位置,对于数字和模拟设计来说都属于常识。
但有趣的是,其原因却有所不同。
在模拟布线设计中,旁路电容通常用于旁路电源上的高频信号,如果不加旁路电容,这些高频信号可能通过电源引脚进入敏感的模拟芯片。
一般来说,这些高频信号的频率超出模拟器件抑制高频信号的能力。
如果在模拟电路中不使用旁路电容的话,就可能在信号路径上引入噪声,更严重的情况甚至会引起振动。
对于控制器和处理器这样的数字器件,同样需要去耦电容,但原因不同。
这些电容的一个功能是用作“微型”电荷库。
在数字电路中,执行门状态的切换通常需要很大的电流。
由于开关时芯片上产生开关瞬态电流并流经电路板,有额外的“备用”电荷是有利的。
如果执行开关动作时没有足够的电荷,会造成电源电压发生很大变化。
电压变化太大,会导致数字信号电平进入不确定状态,并很可能引起数字器件中的状态机错误运行。
流经电路板走线的开关电流将引起电压发生变化,电路板走线存在寄生电感,可采用如下公式计算电压的变化:V = LdI/dt 其中,V = 电压的变化;L = 电路板走线感抗;dI = 流经走线的电流变化;dt =电流变化的时间。
因此,基于多种原因,在供电电源处或有源器件的电源引脚处施加旁路(或去耦)电容是较好的做法。
电源线和地线要布在一起电源线和地线的位置良好配合,可以降低电磁干扰的可能性。
如果电源线和地线配合不当,会设计出系统环路,并很可能会产生噪声。
电源线和地线配合不当的PCB设计示例如图2所示。
此电路板上,设计出的环路面积为697cm2。
采用图3所示的方法,电路板上或电路板外的辐射噪声在环路中感应电压的可能性可大为降低。
模拟和数字领域布线策略的不同之处地平面是个难题电路板布线的基本知识既适用于模拟电路,也适用于数字电路。
一个基本的经验准则是使用不间断的地平面,这一常识降低了数字电路中的dI/dt(电流随时间的变化)效应,这一效应会改变地的电势并会使噪声进入模拟电路。
数字和模拟电路的布线技巧基本相同,但有一点除外。
对于模拟电路,还有另外一点需要注意,就是要将数字信号线和地平面中的回路尽量远离模拟电路。
这一点可以通过如下做法来实现:将模拟地平面单独连接到系统地连接端,或者将模拟电路放置在电路板的最远端,也就是线路的末端。
这样做是为了保持信号路径所受到的外部干扰最小。
对于数字电路就不需要这样做,数字电路可容忍地平面上的大量噪声,而不会出现问题。
元件的位置如上所述,在每个PCB设计中,电路的噪声部分和“安静”部分(非噪声部分)要分隔开。
一般来说,数字电路“富含”噪声,而且对噪声不敏感(因为数字电路有较大的电压噪声容限);相反,模拟电路的电压噪声容限就小得多。
两者之中,模拟电路对开关噪声最为敏感。
在混合信号系统的布线中,这两种电路要分隔开,如图4所示。
PCB设计产生的寄生元件PCB设计中很容易形成可能产生问题的两种基本寄生元件:寄生电容和寄生电感。
设计电路板时,放置两条彼此靠近的走线就会产生寄生电容。
可以这样做:在不同的两层,将一条走线放置在另一条走线的上方;或者在同一层,将一条走线放置在另一条走线的旁边,如图5所示。
在这两种走线配置中,一条走线上电压随时间的变化(dV/dt)可能在另一条走线上产生电流。
如果另一条走线是高阻抗的,电场产生的电流将转化为电压。
快速电压瞬变最常发生在模拟信号设计的数字侧。
如果发生快速电压瞬变的走线靠近高阻抗模拟走线,这种误差将严重影响模拟电路的精度。
在这种环境中,模拟电路有两个不利的方面:其噪声容限比数字电路低得多;高阻抗走线比较常见。
采用下述两种技术之一可以减少这种现象。
最常用的技术是根据电容的方程,改变走线之间的尺寸。
要改变的最有效尺寸是两条走线之间的距离。
应该注意,变量d在电容方程的分母中,d增加,容抗会降低。
可改变的另一个变量是两条走线的长度。
在这种情况下,长度L降低,两条走线之间的容抗也会降低。
另一种技术是在这两条走线之间布地线。
地线是低阻抗的,而且添加这样的另外一条走线将削弱产生干扰的电场,如图5所示。
电路板中寄生电感产生的原理与寄生电容形成的原理类似。
也是布两条走线,在不同的两层,将一条走线放置在另一条走线的上方;或者在同一层,将一条走线放置在另一条的旁边,如图6所示。
在这两种走线配置中,一条走线上电流随时间的变化(dI/dt),由于这条走线的感抗,会在同一条走线上产生电压;并由于互感的存在,会在另一条走线上产生成比例的电流。
如果在第一条走线上的电压变化足够大,干扰可能会降低数字电路的电压容限而产生误差。
并不只是在数字电路中才会发生这种现象,但这种现象在数字电路中比较常见,因为数字电路中存在较大的瞬时开关电流。
为消除电磁干扰源的潜在噪声,最好将“安静”的模拟线路和噪声I/O端口分开。
要设法实现低阻抗的电源和地网络,应尽量减小数字电路导线的感抗,尽量降低模拟电路的电容耦合。