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如何設(shè)計(jì)高質(zhì)量的PCB線路板?

2017-08-07 雅鑫達(dá)PCB 811

本文爲(wèi)關(guān)于pcb線路圖布線的局部經(jīng)歷總結(jié),文中內(nèi)容次要適用于高精度模仿零碎或低頻(<50MHz)數(shù)字零碎。


1.組件布置


組件布置合理是設(shè)計(jì)出優(yōu)質(zhì)的PCB圖的根本前提。關(guān)于組件布置的要求次要有裝置、受力、受熱、信號、美觀六方面的要求。



1.1.裝置


指在詳細(xì)的使用場所下,爲(wèi)了將電路板順利裝置進(jìn)機(jī)箱、外殼、插槽,不致發(fā)作空間干預(yù)、短路等事故,并使指定接插件處于機(jī)箱或外殼上的指定地位而提出的一系列根本要求。這里不再贅述。


1.2.受力


電路板應(yīng)能接受裝置和任務(wù)中所受的各種外力和震動。爲(wèi)此電路板應(yīng)具有合理的外形,板上的各種孔(螺釘孔、異型孔)的地位要合理布置。普通孔與板邊間隔至多要大于孔的直徑。同時還要留意異型孔形成的板的最單薄截面也應(yīng)具有足夠的抗彎強(qiáng)度。板上間接"伸"出設(shè)備外殼的接插件尤其要合理固定,保證臨時運(yùn)用的牢靠性。



1.3.受熱


關(guān)于大功率的、發(fā)熱嚴(yán)重的器件,除保證散熱條件外,還要留意放置在適當(dāng)?shù)牡匚?。尤其在精?xì)的模仿零碎中,要格外留意這些器件發(fā)生的溫度場對軟弱的前級縮小電路的不利影響。普通功率十分大的局部應(yīng)獨(dú)自做成一個模塊,并與信號處置電路間采取一定的熱隔離措施。



1.4.信號


信號的攪擾PCB幅員設(shè)計(jì)中所要思索的最重要的要素。幾個最根本的方面是:弱信號電路與強(qiáng)信號電路分開甚至隔離;交流局部與直流局部分開;高頻局部與低頻局部分開;留意信號線的走向;地線的布置;適當(dāng)?shù)钠帘?、濾波等措施。這些都是少量的論著重復(fù)強(qiáng)調(diào)過的,這里不再反復(fù)。



1.5.美觀


不只要思索組件放置的劃一有序,更要思索走線的優(yōu)美流利。由于普通內(nèi)行人有時更強(qiáng)調(diào)前者,以此來片面評價電路設(shè)計(jì)的優(yōu)劣,爲(wèi)了商品的抽象,在功能要求不苛刻時要優(yōu)先思索前者。但是,在高功能的場所,假如不得不采用雙面板,而且電路板也封裝在外面,平??床灰?,就應(yīng)該優(yōu)先強(qiáng)調(diào)走線的美觀。下一大節(jié)將會詳細(xì)討論布線的"美學(xué)"。

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2.布線準(zhǔn)繩


上面詳細(xì)引見一些文獻(xiàn)中不罕見的抗攪擾措施。思索到實(shí)踐使用中,尤其是商品試制中,仍少量采用雙面板,以下內(nèi)容次要針對雙面板。



2.1.布線"美學(xué)"


轉(zhuǎn)彎時要防止直角,盡量用斜線或圓弧過渡。

走線要劃一有序,分門別類集中陳列,不只可以防止不異性質(zhì)信號的互相攪擾,也便于反省和修正。 關(guān)于數(shù)字零碎,同一陣營的信號線(如數(shù)據(jù)線、地址線)之間不用擔(dān)憂攪擾的成績,但相似讀、寫、時鐘這樣的控制性信號,就應(yīng)該獨(dú)來獨(dú)往,最好用地線維護(hù)起來。


大面積鋪地(上面會進(jìn)一步闡述)時,地線(其實(shí)應(yīng)該是地"面")與信號線間盡量堅(jiān)持合理的相等間隔,在避免短路、漏電的前提下盡量接近。


關(guān)于弱電零碎,地線與電源線要盡量接近。

運(yùn)用表貼組件的零碎,信號線盡量全走正面。



2.2.地線布置


文獻(xiàn)中對地線的重要性及布置準(zhǔn)繩有很多闡述,但關(guān)于實(shí)踐PCB中的地線排布依然缺乏詳細(xì)精確的引見。我的經(jīng)歷是,爲(wèi)了進(jìn)步零碎的牢靠性(而不只是做出一個實(shí)驗(yàn)樣機(jī)),對地線無論怎樣強(qiáng)調(diào)都不爲(wèi)過,尤其是在微弱信號處置中。爲(wèi)此,必需不遺余力地貫徹"大面積鋪地"的準(zhǔn)繩。


鋪地時,普通必需是網(wǎng)格狀地,除非那些被其它線路聯(lián)系出來的零星地盤。網(wǎng)格狀地的受熱功能和高頻導(dǎo)電功能都要大大優(yōu)于整塊的地線。在雙面板布線中,有時爲(wèi)了走信號線,不得不將地線聯(lián)系開,這關(guān)于堅(jiān)持足夠低的地電阻是極爲(wèi)不利的。爲(wèi)此,必需采用一系列的"小聰明"手腕來保證地電流的"遲滯"。這些技巧包括:


少量運(yùn)用外表貼裝組件,省去焊孔所占用的"原本"應(yīng)屬于地線的空間。

充沛應(yīng)用正面空間:在少量運(yùn)用外表貼裝組件的場所下,設(shè)法使信號線盡量走頂層,將底層"無私"地讓給地線,這其中又觸及到有數(shù)細(xì)碎的小訣竅,自己拙作《PCB技巧之一:交流管腳》中就有一招,還有很多相似的法術(shù),當(dāng)前會陸續(xù)寫出。

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合理布置信號線,將板上的重要地帶,尤其是"腹地"(這里關(guān)系到整個板地線的溝通)"讓"給地線,只需精心設(shè)計(jì),這一點(diǎn)還是能做到的。


正面與背面的配合:有時在板的某一面,地線真實(shí)是"窮途末路"了,這時可設(shè)法使兩面的布線互相協(xié)調(diào),"此處不留爺,自有留爺處",在背面的絕對應(yīng)地位空出一塊足夠的地盤鋪設(shè)地線,再經(jīng)過數(shù)量足夠、地位合理的過孔(思索到過孔有較大的電阻),經(jīng)過這?quot;橋梁"將被橫行而過的信號線強(qiáng)行聯(lián)系卻又依依不舍、盼望一致的兩岸連成一個導(dǎo)電功能足夠的全體。


狗急跳墻的著數(shù):真實(shí)滕不出中央而又不甘愿龐大的地線被區(qū)區(qū)一根信號線攔腰切斷時,就讓這個信號冤枉一點(diǎn),走跨接線吧。有時,我不甘愿僅僅拉一根光禿禿的導(dǎo)線,這個信號恰恰又要經(jīng)過一個電阻或其它"長腳"的器件,我就可以理直氣壯的延伸這個器件的管腳,使之兼任跨接線的職務(wù),既經(jīng)過了信號,又防止了跨接線這個不面子的稱謂:-(當(dāng)然,在大少數(shù)狀況下,我總可以讓這樣的信號從適宜的中央經(jīng)過而防止與地線的穿插,獨(dú)一需求的是察看力和想象力。


最少的準(zhǔn)繩:地電流的途徑要合理,大電流與微弱的信號電流決不能并肩行進(jìn)。有時,選擇合理的途徑,一個排的地線抵得上不合理配置的一個集團(tuán)軍。


最初,特地闡明一點(diǎn),有一句名言:"你可以置信你的母親,但永遠(yuǎn)不要置信你的地"。在極微弱信號處置的場所(微伏以下),即便不擇手腕保證了地電位的分歧,電路上關(guān)鍵點(diǎn)的地電位差異依然要超越被處置信號的幅度,至多是同一量級,即便靜態(tài)電位適宜了,瞬時的電位差依然能夠很大。關(guān)于這樣的場所,首先要在原理上使電路的任務(wù)盡能夠的不依賴于地電位。


2.3.電源線布置與電源濾波

普通的文獻(xiàn)都以為電源線應(yīng)盡能夠粗,對此我不敢完全茍同。只要在大功率(1秒內(nèi)均勻電源電流能夠到達(dá)1A)的場所,才必需保證足夠的電源線寬度(我的經(jīng)歷,每1A電流對應(yīng)50mil可以滿足大少數(shù)場所的需求)。假如只爲(wèi)了避免信號的竄擾的話,電源線的寬度不是關(guān)鍵。甚至,有時細(xì)一些的電源線更有利!電源的質(zhì)量普通次要不在于其相對值,而在于電源的動搖和迭加的攪擾。處理電源攪擾的關(guān)鍵在于濾波電容!假如你的使用場所對電源質(zhì)量確實(shí)有苛刻的要求,就不要吝嗇濾波電容的錢!運(yùn)用濾波電容時要留意以下幾條:


整個電路的電源輸出端應(yīng)該有"總"的濾波措施,而且各品種型的電容要相互搭配,"一樣都不能少",至多不會好事的J關(guān)于數(shù)字零碎至多要有100uF電解+10uF片鉭+0.1uF貼片+1nF貼片。較高頻(100kHz)100uF電解+10uF片鉭+0.47uF貼片+0.1uF貼片。交流模仿零碎:關(guān)于直流及低頻模仿零碎:1000uF|1000uF電解+10uF片鉭+1uF貼片+0.1uF貼片。


每個重要芯片身邊都應(yīng)該有"一套"濾波電容。關(guān)于數(shù)字零碎,一個0.1uF貼片普通就夠了,重要的或任務(wù)電流較大的芯片還應(yīng)并上一個10uF片鉭或1uF貼片,任務(wù)頻率最高的芯片(CPU、晶振)還要并10nF|470pF或一個1nF。該電容應(yīng)盡能夠接近芯片的電源管腳并盡能夠間接銜接,越小的應(yīng)越接近。


關(guān)于芯片濾波電容,以內(nèi)(濾波電容至芯片電源管腳)的一段應(yīng)盡能夠粗,如能采用多根細(xì)線并排就更好。有了濾波電容提供低(交流)阻抗電壓源并抑制交流耦合攪擾,電容管腳以外(指從總電源至濾波電容的一段)的電源線就不那幺重要了,線寬不用太粗,至多不用爲(wèi)此占用少量的板面積。某些模仿零碎中還要求電源輸出采用RC濾波網(wǎng)絡(luò)以進(jìn)一步抑制攪擾,而較細(xì)的電源線有時恰恰就兼具RC濾波器中電阻的作用,反而有利。


關(guān)于任務(wù)溫度變化范圍較大的零碎,要留意鋁電解電容在高溫下功能會降低甚至喪失濾波作用,此時要用適當(dāng)?shù)你g電容替代之。例如,用100uF鉭|1000uF鋁替代470uF鋁,或用22uF片鉭替代100uF鋁。

留意鋁電解電容不要離大功率發(fā)熱器件太近。


責(zé)任編輯:雅鑫達(dá)-pcb多層板生產(chǎn)廠家!


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