第四讲 PCB设计实例

图10-10 过孔的设置
1．添加过孔并切换板层 在布线过程中按数字键盘的“*”或“+”键添加一个过孔并切换到下一个信 号层。按“-”键添加一个过孔并切换到上一个信号层。该命令遵循布线层 的设计规则，也就是只能在允许布线层中切换。单击以确定过孔位置后可继 续布线。 2．添加过孔而不切换板层 按“2”键添加一个过孔，但仍保持在当前布线层，单击以确定过孔位置。 3．添加扇出过孔 按数字键盘的“/”键为当前走线添加过孔，单击确定过孔位置。用这种方 法添加过孔后将返回原交互式布线模式，可以马上进行下一处网络布线。本 功能在需要放置大量过孔（如在一些需要扇出端口的器件布线中）时能节省 大量的时间。 4．布线中的板层切换 当在多层板上的焊盘或过孔布线时，可以通过快捷键L把当前线路切换到另 一个信号层中。本功能在布线时当前板层无法布通而需要进行布线层切换时 可以起到很好的作用。 5.PCB板的单层显示 在PCB设计中，如果显示所有的层，有时显得比较零乱，需要单层显示， 仔细查看每一层的布线情况，按快捷键Shift + S就可单层显示，选择那一层 的标签，就显示那一层；在单层显示模式下，按快捷键Shift + S又可回到多 层显示模式。
② 450（B）；
③ 450圆角（C）； ④ 900（D）；
⑤ 900圆角（E）。
图10-3 不同的拐角类形
弧形的拐角的弧度可以通过快捷键“，”（逗号）或“。” （句号）进行增加或减小。使用Shift+“。”快捷键或Shift＋“，” 快捷键则以10倍速度增加或减小控制。 使用Space键可以对拐角的方向进行控制切换。
2 连接飞线自动完成布线
在交互式布线中可以通过Ctrl十单击操作对指定 连接飞线自动完成布线。这比单独手工放置每条线路效 率要高得多，但本功能有以下几方面的限制。

29
初学者设计时需掌握的基本原则是：
1. 板面允许的情况下，导线尽量粗一些。 2. 导线与导线之间的间距不要过近。 3. 导线与焊盘的间距不得过近。 4. 板面允许的情况下，焊盘尽量大一些。
30
（三）常见错误
① 可挽回性错误
多余连接——切断 丢失连线——导线连接
② 不可挽回性错误
IC引脚顺序错误 元件安装方向、外形尺寸、引脚方向错误。
34
送厂家加工印制板的工艺要求：
1. 板材厚度 板材的平整度 2. 印制板实际尺寸 3. 阻焊 4. 丝印 5. 镀铅锡 镀金 6. 通孔测试（针床测试、非针测试） 7. 厂家测试报告等
35
训练、大赛、科研需要手工制作印制板,请 到清华大学科教仪器厂电子实习基地, 使 用印制板快速制作系统设备。
转印机
高速视频台转
高速组合台转
36
特点:
快捷————30分钟，立等可取 廉价————0.01～0.05元/ cm2 优质————手工操作，专业水平 精密————线宽≥0.2mm
37
谢谢
38
16
3. 确认元器件安装方式
① 表面贴装 ② 通孔插装
17
4. 阅读分析原理图
① 线路中是否有高压、大电流、高频电路，
对于元器件之间、线与线之间通常耐压200V/mm； 印制板上的铜箔线载流量，一般可按1A/mm估算； 高频电路需注意电磁兼容性设计以避免产生干扰。
18
4. 阅读分析原理图
② 找出干扰源
热压铜箔(厚度35μm)
单面板
基板（材料、厚度有多种规格）
13
热压铜箔(厚度35μm) 双面板
基板（材料、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ度有多种规格）

3.2.3 加载元件库
（3）选择ST Microelectronics文件夹中元件库 ST Operational Amplifier.Intlib，单击“打开”按 钮，完成元件库的加载。
3.2.4 放置元件
1．打开库文件面板 （Libraries）
在面板中选择 ST Operational Amplifier.Intlib 库，将其设置为当前元件库
（4）勾选当前图纸名称（系统默认为选中） （5）使用索引控制，勾选起始索引，系统默认的起 始号为1，习惯上不必改动，如需改动可以单击右侧 的增减按钮 ，或直接在其文本框内输入起始号码。 对于单张图纸来说，此项可以不选。
3.3.1 自动标识元件
2. 自动标识的操作 （6）单击更新列表按钮“Update changes List” ， 弹出如下信息框。单击 按钮确认后，可见元件列表
3.3.1 自动标识元件
2. 自动标识的操作
（7）单击接受修改（创建ECO文件） 按钮，弹出项目修改命令对话框
（8）单击校验修改
按钮，验证修改是否正
确， “Check”栏显示“√”标记，表示正确。
（9）单击执行修改
按钮，“Check”和
“Done”栏同时显示“√”标记，说明修改成功
3.3.1 自动标识元件
3.2.1 创建一个项目
（1）启动Atium Designer系统。 （2）执行菜单命令【File】/【New】/【PCB Project】，弹出项目面板 （3）执行菜单命令【File】/ 【Save Project】， 在弹出的保存文件的对话框中输入文件名
3.2.2 创建原理图文件
（1）执行菜单命令【File】/【New】/ 【Schematic】，在项目中创建一个新原理图文件

总目1 目的2 范围3 定义4 引用标准和参考资料第一部分布局1 层的设置2 模块划分及特殊器件的布局3 滤波4 地的分割与汇接第二部分布线1 传输线模型及反射、串扰2优选布线层3阻抗控制4 特殊信号的处理5 过孔6跨分割区及开槽的处理7 信号质量与EMC第三部分背板的EMC设计1 背板槽位的排列2 背板的EMC设计第四部分射频PCB的EMC设计1 板材2 隔离与屏蔽3滤波4 接地5布线6 其它设计考虑：第五部分附录1 PCB设计中的安规考虑目录1 目的2 范围3 定义4 引用标准和参考资料第一部分布局1 层的设置1.1 合理的层数1.1.1 Vcc、GND的层数1.1.2 信号层数1.2 单板的性能指标与成本要求1.3 电源层、地层、信号层的相对位置1.3.1 Vcc、GND 平面的阻抗以及电源、地之间的EMC环境问题1.3.2 Vcc、GND 作为参考平面，两者的作用与区别1.3.3 电源层、地层、信号层的相对位置2 模块划分及特殊器件的布局2.1 模块划分2.1 .1 按功能划分2 .1.2 按频率划分2.1.3 按信号类型分2.1.4 综合布局2.2 特殊器件的布局2.2.1 电源部分2.2.2 时钟部分2.2.3 电感线圈2.2.4 总线驱动部分2.2.5 滤波器件3 滤波3.1 概述3.2 滤波器件3.2.1 电阻3.2.2 电感3.2.3 电容3.2.4 铁氧体磁珠3.2.5 共模电感3.3 滤波电路3.3.1 滤波电路的形式3.3.2 滤波电路的布局与布线3.4 电容在PCB的EMC设计中的应用3.4.1 滤波电容的种类3.4.2 电容自谐振问题3.4.3 ESR对并联电容幅频特性的影响3.4.4 ESL对并联电容幅频特性的影响3.4.5 电容器的选择3.4.6 去耦电容与旁路电容的设计建议3.4.7 储能电容的设计4 地的分割与汇接4.1接地的含义4.2 接地的目的4.3 基本的接地方式4.3.1 单点接地4.3.2 多点接地4.3.3 浮地4.3.4 以上各种方式组成的混合接地方式4.4 关于接地方式的一般选取原则：4.4.2 背板接地方式4.4.3 单板接地方式第二部分布线1 传输线模型及反射、串扰1.1 概述：1.2 传输线模型1.3 传输线的种类1.3.1 微带线（microstrip）1.3.2 带状线（Stripline）1.3.3嵌入式微带线1.4 传输线的反射1.5 串扰2优选布线层2.1 表层与内层走线的比较2.1.1 微带线（Microstrip）2.1.3 微带线与带状线的比较2.2 布线层的优先级别3 阻抗控制3.1 特征阻抗的物理意义3.1.1 输入阻抗：3.1.2 特征阻抗3.1.3 偶模阻抗、奇模阻抗、差分阻抗3.2 生产工艺对对阻抗控制的影响3.3 差分阻抗控制3.3.1 当介质厚度为5mil时的差分阻抗随差分线间距的变化趋势3.3.2 当介质厚度为13 mil时的差分阻抗随差分线间距的变化趋势3.3.3 当介质厚度为25 mil时的差分阻抗随差分线间距的变化趋势3.4 屏蔽地线对阻抗的影响3.4.1 地线与信号线之间的间距对信号线阻抗的影响3.4.2 屏蔽地线线宽对阻抗的影响3.5 阻抗控制案例4 特殊信号的处理5 过孔5.1 过孔模型5.1.1 过孔的数学模型5.1.2 对过孔模型的影响因素5.2 过孔对信号传导与辐射发射影响5.2.1 过孔对阻抗控制的影响5.2.2 过孔数量对信号质量的影响6 跨分割区及开槽的处理6.1 开槽的产生6.1.1 对电源/地平面分割造成的开槽6.2 开槽对PCB板EMC性能的影响6.2.1 高速信号与低速信号的面电流分布6.2.2 分地”的概念6.2.3 信号跨越电源平面或地平面上的开槽的问题6.3 对开槽的处理6.3.1 需要严格的阻抗控制的高速信号线，其轨线严禁跨分割走线6.3.2 当PCB板上存在不相容电路时，应该进行分地的处理6.3.3 当跨开槽走线不可避免时，应该进行桥接6.3.4 接插件（对外）不应放置在地层隔逢上6.3.5 高密度接插件的处理6.3.6 跨“静地”分割的处理7 信号质量与EMC7.1 EMC简介7.2 信号质量简介7.3 EMC与信号质量的相同点7.4 EMC与信号质量的不同点7.5 EMC与信号质量关系小结：第三部分背板的EMC设计1 背板槽位的排列1.1 单板信号的互连要求1.2 单板板位结构1.2.1 板位结构影响；1.2.2 板间互连电平、驱动器件的选择2 背板的EMC设计2.1 接插件的信号排布与EMC设计2.1.1 接插件的选型2.1.2 接插件模型与针信号排布2.2 阻抗匹配2.3 电源、地分配2.3.1 电源分割及热插拔对电源的影响2.3.2 地分割与各种地的连接2.3.3屏蔽层第四部分射频PCB的EMC设计1 板材1.1 普通板材1.2 射频专用板材2 隔离与屏蔽2.1 隔离2.2 器件布局2.3 敏感电路和强辐射电路2.4 屏蔽材料和方法2.5 屏蔽腔的尺寸3滤波3.1 电源和控制线的滤波3.2 频率合成器数据线、时钟线、使能线的滤波4 接地4.1 接地分类4.2 大面积接地4.3 分组就近接地4.4 射频器件接地4.4 接地时应注意的问题4.5 接地平面的分布5布线5.1 阻抗控制5.2 转角5.3 微带线布线5.4 微带线耦合器5.5 微带线功分器5.6 微带线基本元件5.7 带状线布线5.8 射频信号走线两边包地铜皮6 其它设计考虑：第五部分附录1 PCB设计中的安规考虑1.1 引言1.2 安全标识1.2.1 对安全标识通用准则1.2.2 电击和能量的危险1.2.4 可更换电池1.3 爬电距离与电气间隙1.4 涂覆印制板1.4.1 PCB板的机械强度1.4.2 印制板材料的阻燃等级1.4.3 热循环试验与热老化试验1.4.4 抗电强度试验1.4.5 耐划痕试验1.5 布线和供电工作室技术规范1 目的本指导书旨在指导PCB的EMC设计，将电路EMC设计要求在PCB中得以实现。