印制线路板设计与布局布线(一)
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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。
印制电路板的设计和制作本章主要介绍印制电路板的元件布局及布线原那么;应用PROTEL设计印制电路板的根本步骤及设计例如;印制电路板的手工制作和专业制作的方法,并以实验室常用的VP108K电路板制作系统为例,介绍了PCB的制作步骤和方法。
章末附有印制电路板的设计和制作训练。
现代印制电路板〔简称PCB,以下PCB即指印制电路板〕的设计大多使用电脑专业设计软件进展,PCB的制作也是通过专业制作厂家完成的。
因此,大批量的PCB生产常常是用户自己设计好印制板,将文档资料交给印制板生产厂家,由其完成PCB板的制作。
PROTEL就是一种被广泛使用的印制板设计软件,它设计出的印制板文档可以广泛地被各专业印制板生产厂家所承受。
因此本章首先介绍使用PROTEL进展印制板设计的一般步骤,给出一个设计例如,然后简单介绍手工制作印制板的一般方法,最后介绍适合于实验室的印制电路板制作设备VP108K。
121印制电路板的设计原那么印制电路板的设计是一项很重要的工艺环节,假设设计不当,会直接影响整机的电路性能,也直接影响整机的质量水平。
它是电子装配人员学习电子技术和制作电子装置的根本功之一,是实践性十分强的技术工作。
印制电路板的设计是根据电路原理图进展的,所以必须研究电路中各元件的排列,确定它们在印制电路板上的最正确位置。
在确定元件的位置时,还应考虑各元件的尺寸、质量、物理构造、放置方式、电气连接关系、散热及抗电磁干扰的能力等因素。
可先草拟几种方案,经比拟后确定最正确方案,并按正确比例画出设计图样。
画图在早期主要靠手工完成,十分繁琐,目前大多用计算机完成,但前述的设计原那么既可适用于手工画图设计,也可适用于计算机设计。
对于印制电路板来说,一般情况下,总是将元件放在一面,我们把放置元件的一面称为元件面。
印制板的另一面用于布置印制导线〔对于双面板,元件面也要放置导线〕和进展焊接,我们把布置导线的这一面叫做印制面或焊接面。
如果电路较复杂,元件面和焊接面容不下所有的导线,就要做成多面板。
PCB板布局原则布线技巧1.PCB板布局原则:-分区布局:将电路板分成不同的区域,将功能相似的电路组件放在同一区域内,有利于信号的传输和维护。
比如,将稳压电路、放大电路、数字电路等放在不同的区域内。
-尽量减少线路长度:线路长度越长,电阻和电感越大,会引入更多的信号损耗和噪声,影响电路的性能。
因此,尽量把线路缩短,减少线路长度。
-避免线路交叉:线路交叉会引入互相干扰的可能性,产生串扰和相互耦合。
因此,尽量避免线路的交叉,使布局更加清晰。
-电源和地线布局:电源和地线是电路中非常重要的信号传输线路,应该尽量压缩在一起,减小回路面积,从而降低电磁干扰的发生。
-高频和低频电路分离:将高频电路和低频电路分开布局,避免高频电路对低频电路的干扰。
2.PCB板布线技巧:-网格布线:将布线分成网格形式,每个网格中只允许一条线路通过,可以提高布线的整齐度和美观度。
-使用规则层:在PCB设计软件中,可以使用规则层进行布线规划,指定线路的宽度、间距等参数,保证布线的一致性和可靠性。
-使用层次布线:将线路分成不同的层次进行布线,可以减少线路的交叉,降低噪声的产生。
-注意差分信号的布线:对于差分信号线路,保持两条线路的长度和布线路径尽量相同,可以减小差分信号之间的差别,提高信号完整性。
-避免直角和锐角:直角和锐角容易引起信号反射和串扰,应尽量避免使用直角和锐角的线路走向,采用圆滑的线路路径。
总结:PCB板布局和布线是PCB设计中不可忽视的环节,合理的布局和布线可以提高电路的性能和可靠性。
通过遵循一些原则,如分区布局、减少线路长度、避免线路交叉等,并结合一些布线技巧,如网格布线、使用规则层、使用层次布线等,可以实现高质量的布局和布线。
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悲不雅丧气。
卓越的Protel99将彻底把您从懊恼的工作中解放出来,在它的帮忙下,您的电子线路设计工作将变得轻松愉快。
第一节Protel99SE的开展与演变随着现代科学日新月异的开展,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开展有效地解决了这个问题,精明的软件厂商针对广阔电子界人士的需求及时推出了本身的电子线路软件。
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物线路的设计工作,比拟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,它具有极为全面的东西、文档以及设计工程的组织功能,使用户可比以往任何时候更轻松地把握电子线路设计的全过程。
Protel软件的良好信誉以及Protel99的卓越表示使之很快成为众多用户的首选软件。
第二节Protel99SE的特点Protel99主要有两大局部组成:一.道理图设计系统。
它主要用于电路道理图的设计,为印制电路板的设计打好根底。
二.印制电路板设计系统。
它主要用于印制电路板的设计,发生最终的PCB文件,直接联系到印制电路板的出产。
一.道理图设计系统Protel99的道理图编纂器提供高速,智能的道理图编纂手段,发生高质量的道理图输出成果,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出产厂家的繁复错乱的元件类型。
元件的连线使用自动化的画线东西,然后通过功能强大的电气法那么检测〔ERC〕,对所绘制的道理图进行快速查抄。
PCB设计布局规则1. 根据结构图设置板框尺寸,按结构要素布置安装孔、接插件等需要定位的器件,并给这些器件赋予不可移动属性。
按工艺设计规范的要求进行尺寸标注。
2. 根据结构图和生产加工时所须的夹持边设置印制板的禁止布线区、禁止布局区域。
根据某些元件的特殊要求,设置禁止布线区。
3. 综合考虑PCB性能和加工的效率选择加工流程。
加工工艺的优选顺序为:元件面单面贴装--元件面贴、插混装(元件面插装焊接面贴装一次波峰成型)--双面贴装--元件面贴插混装、焊接面贴装。
4.布局操作的基本原则A. 遵照“先大后小,先难后易”的布置原则,即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局.B. 布局中应参考原理框图,根据单板的主信号流向规律安排主要元器件.C. 布局应尽量满足以下要求:总的连线尽可能短,关键信号线最短;高电压、大电流信号与小电流,低电压的弱信号完全分开;模拟信号与数字信号分开;高频信号与低频信号分开;高频元器件的间隔要充分.D. 相同结构电路部分,尽可能采用“对称式”标准布局;E. 按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局;F. 器件布局栅格的设置,一般IC器件布局时,栅格应为50--100 mil,小型表面安装器件,如表面贴装元件布局时,栅格设置应不少于25mil。
G. 如有特殊布局要求,应双方沟通后确定。
5. 同类型插装元器件在X或Y方向上应朝一个方向放置。
同一种类型的有极性分立元件也要力争在X或Y方向上保持一致,便于生产和检验。
6. 发热元件要一般应均匀分布,以利于单板和整机的散热,除温度检测元件以外的温度敏感器件应远离发热量大的元器件。
7. 元器件的排列要便于调试和维修,亦即小元件周围不能放置大元件、需调试的元、器件周围要有足够的空间。
8. 需用波峰焊工艺生产的单板,其紧固件安装孔和定位孔都应为非金属化孔。
当安装孔需要接地时, 应采用分布接地小孔的方式与地平面连接。
9. 焊接面的贴装元件采用波峰焊接生产工艺时,阻、容件轴向要与波峰焊传送方向垂直,阻排及SOP(PIN间距大于等于1.27mm)元器件轴向与传送方向平行;PIN间距小于1.27mm(50mil)的IC、SOJ、PLCC、QFP等有源元件避免用波峰焊焊接。
布局布线的概念布局布线是指在电子设计过程中,将电路元件、器件和线路系统合理地安排在电路板上,以满足电路功能的要求,并使电路具有良好的性能和可靠性。
它包括两个重要的环节,即电路布局和线路布线。
电路布局是在电路板上合理安排元件的位置和布局,以满足电路的功能要求。
通过合理的布局,可以减小电路之间的互相干扰,提高电路的可靠性和性能。
电路布局的主要目的是将电路元件、器件和线路系统等在电路板上有序地排布,并满足电路的功能要求,同时考虑到制造工艺、维修和散热等因素。
在电路布局中,首先需要确定电路板的大小和形状,这取决于电路的复杂性和所需的线路密度。
然后,根据电路的功能要求,将电路元件和器件放置在电路板上。
这包括选择元件的安装方向、确定元件之间的距离和位置等。
在进行元件放置时,需要考虑到电路元件之间的连接关系,以及电路板上可能存在的模拟和数字信号干扰。
在选择元件位置时,需要避免元件之间的电磁互相干扰,尽量使元件之间的电路路径保持短距离和直线状态。
此外,还需要考虑到电路板上元件的散热问题。
由于电路工作时会产生一定量的热量,如果不能有效地散热,可能会导致元件温度过高,进而影响电路的可靠性和寿命。
因此,需要合理地安排元件的布局,利用电路板的散热设计,使热量能够迅速地散发出去。
线路布线是指将电路中的信号线、电源线和地线等连接起来。
线路布线的目标是最小化电路上信号传输的路径和干扰,以确保电路具有良好的性能和稳定性。
在进行线路布线时,需要考虑到信号传输的速度、干扰抑制、电气特性和阻抗匹配等因素。
线路布线主要包括信号线的布线和电源线、地线的布线。
信号线的布线需要避开功率线和高频线,以减小互相干扰。
同时,还需要根据信号的速度和频率选择合适的线宽和间距,以确保传输的信号质量。
电源线和地线的布线需要注意避开敏感信号线,同时保持足够的电流容量和低阻抗。
在进行线路布线时,还需要遵循布线规范和原则,如尽量使用直线路径、不交叉布线、匹配线宽等,以提高信号的稳定性和可靠性。