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[资料共享] 快点PCB|让你的PCB设计更优秀七个设计要点

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    发表于 2016-11-11 15:21:20 |显示全部楼层

    导读:PCB就是印刷电路板,简单的说就是置有集成电路和其他电子组件的薄板,它几乎会出现在每一种电子设备当中,是电子元器件的支撑体,在电子部件中有着至关重要的作用。随着电子设备越来越复杂,对PCB尺寸的要求也越来越小,与此同时,PCB设计难度也越来越大。今天本文就对此谈谈一款优秀PCB设计中要把握的几大要点。


        PCB layout的工作在很多人眼里都是很枯燥无聊的,甚至很多工程师也会这样认为,每天对着板子成千上万条走线,各种各样的封装,重复着拉线的工作。
      其实设计人员既要兼顾性能,成本,工艺等各个方面,又要注意到板子布局的合理整齐,所以并没有看上去的那么简单,需要更多的智慧。下面我们就来说说在设计时养成一些好的工作习惯,会让你的设计更合理,生产更容易,性能更好。

      一款优秀PCB作品在开始设计之前应该先对设计进行认真的分析以及对工具软件进行认真的设置,做好以下几方面的工作。
      (一) 画好原理图
      很多工程师都觉得layout工作更重要一些,原理图就是为了生成网表方便PCB做检查用的。其实,在后续电路调试过程中原理图的作用会更大一些。无论是查找问题还是和同事交流,还是原理图更直观更方便。另外养成在原理图中做标注的习惯,把各部分电路在layout的时候要注意到的问题标注在原理图上,对自己或者对别人都是一个很好的提醒。层次化原理图,把不同功能不同模块的电路分成不同的页,这样无论是读图还是以后重复使用都能明显的减少工作量。使用成熟的设计总是要比设计新电路的风险小。每次看到把所有电路都放在一张图纸上,一片密密麻麻的器件,脑袋就能大一圈。
      (二) 好的电路布局技巧
      心急的工程师画完原理图,把网表导入PCB后就迫不及待的把器件放好,开始拉线。其实一个好的PCB布局能让你后面的拉线工作变得简单,让你的PCB工作的更好。每一块板子都会有一个信号路径,PCB布局也应该尽量遵循这个信号路径,让信号在板子上可以顺畅的传输,人们都不喜欢走迷宫,信号也一样。如果原理图是按照模块设计的,PCB也一样可以。按照不同的功能模块可以把板子划分为若干区域。模拟数字分开,电源信号分开,发热器件和易感器件分开,体积较大的器件不要太靠近板边,注意射频信号的屏蔽等等……多花一分的时间去优化PCB的布局,就能在拉线的时候节省更多的时间。
      (三) 学会设置规则
      其实现在不光高级的PCB设计软件需要设置布线规则,一些简单易用的PCB工具同样可以进行规则设置。人脑毕竟不是机器,那就难免会有疏忽有失误。所以把一些容易忽略的问题设置到规则里面,让电脑帮助我们检查,尽量避免犯一些低级错误。另外,完善的规则设置能更好的规范后面的工作。所谓磨刀不误砍柴工,板子的规模越复杂规则设置的重要性越突出。而若干PCB组成系统,各个PCB板子相互连接之间的信号或电源在动作时,例如A板子有电源或信号送到B板子,一定会有等量的电流从地层流回到A板子,这地层上的电流会找阻抗最小的地方流回去。所以,在各个不管是电源或信号相互连接的接口处,分配给地层的管脚数不能太少,以降低阻抗,这样可以降低地层上的噪声。另外,也可以分析整个电流环路,尤其是电流较大的部分,调整地层或地线的接法,来控制电流的走法,降低对其它较敏感信号的影响。
      (四) Pcb板的布线技术
      做PCB时是选用双面板还是多层板,要看最高工作频率和电路系统的复杂程度以及对组装密度的要求来决定。在时钟频率超过200MHZ时最好选用多层板。如果工作频率超过350MHz,最好选用以聚四氟乙烯作为介质层的印制电路板,因为它的高频衰耗要小些,寄生电容要小些,传输速度要快些,还由于Z0较大而省功耗,对印制电路板的走线有如下原则要求
      1)所有平行信号线之间要尽量留有较大的间隔,以减少串扰。如果有两条相距较近的信号线,最好在两线之间走一条接地线,这样可以起到屏蔽作用。
      2) 设计信号传输线时要避免急拐弯,以防传输线特性阻抗的突变而产生反射,要尽量设计成具有一定尺寸的均匀的圆弧线。
      3)印制线的宽度可根据上述微带线和带状线的特性阻抗计算公式计算,印制电路板上的微带线的特性阻抗一般在50~120Ω之间。要想得到大的特性阻抗,线宽必须做得很窄。但很细的线条又不容易制作。综合各种因素考虑,一般选择68Ω左右的阻抗值比较合适,因为选择68Ω的特性阻抗,可以在延迟时间和功耗之间达到最佳平衡。一条50Ω的传输线将消耗更多的功率;较大的阻抗固然可以使消耗功率减少,但会使传输延迟时间憎大。由于负线电容会造成传输延迟时间的增大和特性阻抗的降低。但特性阻抗很低的线段单位长度的本征电容比较大,所以传输延迟时间及特性阻抗受负载电容的影响较小。具有适当端接的传输线的一个重要特征是,分枝短线对线延迟时间应没有什么影响。当Z0为50Ω时。分枝短线的长度必须限制在2.5cm以内。以免出现很大的振铃。
      4)对于双面板(或六层板中走四层线)。电路板两面的线要互相垂直,以防止互相感应产主串扰。
      5)印制板上若装有大电流器件,如继电器、指示灯、喇叭等,它们的地线最好要分开单独走,以减少地线上的噪声,这些大电流器件的地线应连到插件板和背板上的一个独立的地总线上去,而且这些独立的地线还应该与整个系统的接地点相连接。
      6)如果板上有小信号放大器,则放大前的弱信号线要远离强信号线,而且走线要尽可能地短,如有可能还要用地线对其进行屏蔽。
    (五)为别人考虑的越多,自己的工作越少
         在进行PCB设计的时候,尽量多考虑一些最终使用者的需求。比如,如果设计的是一块开发板,那么在进行PCB设计的时候就要考虑放置更多的丝印信息, 这样在使用的时候会更方便,不用来回的查找原理图或者找设计人员支持了。如果设计的是一个量产产品,那么就要更多的考虑到生产线上会遇到的问题,同类型的 器件尽量方向一致,器件间距是否合适,板子的工艺边宽度等等。这些问题考虑的越早,越不会影响后面的设计,也可以减少后面支持的工作量和改板的次数。看上 去开始设计上用的时间增加了,实际上是减少了自己后续的工作量。在板子空间信号允许的情况下,尽量放置更多的测试点,提高板子的可测性,这样在后续调试阶 段同样能节省更多的时间,给发现问题提供更多的思路。
    (五)细节决定成败
         PCB设计是一个细致的工作,需要的就是细心和耐心。刚开始做设计的新手经常犯的错误就是一些细节错误。器件管脚弄错了,器件封装用错了,管脚顺序画反了等等,有些可以通过飞线来解决,有些可能就让一块板子直接变成了废品。画封装的时候多检查一遍,投板之前把封装打印出来和实际器件比一下,多看一眼,多检查一遍不是强迫症,只是让这些容易犯的低级错误尽量避免。否则设计的再好看的板子,上面布满飞线,也就远谈不上优秀了。

    (六)尝试着去做仿真
          仿真往往是PCB设计工程师不愿意去碰的东西。也许有人会说,即使我仿真了,实际制作出来的PCB和仿真结果还是会有区别,那我还去浪费时间做仿真干嘛?我不仿真做出来的板子不是一样工作的好好的?对这种想法很无奈。一两次设计没有问题,不代表以后不会出问题。虽然仿真结果和实际结果有差异,但仿真能表现出正确的变化趋势,根据趋势我们能做出自己的判断。刚开始可能会有困难,对仿真参数仿真模型一头雾水,这都是很正常的。只要开始,慢慢去做,慢慢去积累,就会让你体会到仿真的重要性。在板子完成之前提前判断出容易出问题的位置,提前解决它,避免问题的发生。仿真做的多了,就会从根本上弄明白问题产生的原因,对自己设计能力的提高也会有很大帮助。


    大家在实际的工作中,如果能注意到上面提到的几个问题,在工作中养成一个良好的工作习惯,相信伴随着个人能力的逐渐提高,会完成更多更优秀的设计~



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