PCB設計的7大經驗教你如果打造好板子
發布時間:2014-06-30 責任編輯:echotang
【導讀】做出一塊好的PCB板子不是一件簡單的事情。前期準備、PCB結構設計、PCB布局、布線樣樣都要考慮周詳。小編通過此文與你一一分享如何做出合格的PCB板子。
第一:前期準備。
這包括準備元件庫和原理圖。“工欲善其事,必先利其器”,要做出一塊好的板子,除了要設計好原理之外,還要畫得好。在進行PCB設計之前,首先要準備好原理圖SCH的元件庫和PCB的元件庫。元件庫可以用peotel自帶的庫,但一般情況下很難找到合適的,最好是自己根據所選器件的標準尺寸資料自己做元件庫。原則上先做PCB的元件庫,再做SCH的元件庫。PCB的元件庫要求較高,它直接影響板子的安裝;SCH的元件庫要求相對比較鬆,隻要注意定義好管腳屬性和與PCB元件的對應關係就行。PS:注意標準庫中的隱藏管腳。之後就是原理圖的設計,做好後就準備開始做PCB設計了。
這包括準備元件庫和原理圖。“工欲善其事,必先利其器”,要做出一塊好的板子,除了要設計好原理之外,還要畫得好。在進行PCB設計之前,首先要準備好原理圖SCH的元件庫和PCB的元件庫。元件庫可以用peotel自帶的庫,但一般情況下很難找到合適的,最好是自己根據所選器件的標準尺寸資料自己做元件庫。原則上先做PCB的元件庫,再做SCH的元件庫。PCB的元件庫要求較高,它直接影響板子的安裝;SCH的元件庫要求相對比較鬆,隻要注意定義好管腳屬性和與PCB元件的對應關係就行。PS:注意標準庫中的隱藏管腳。之後就是原理圖的設計,做好後就準備開始做PCB設計了。
第二:PCB結構設計。
這一步根據已經確定的電路板尺寸和各項機械定位,在PCB設計環境下繪製PCB板麵,並按定位要求放置所需的接插件、按鍵/開關、螺絲孔、裝配孔等等。並充分考慮和確定布線區域和非布線區域(如螺絲孔周圍多大範圍屬於非布線區域)。
這一步根據已經確定的電路板尺寸和各項機械定位,在PCB設計環境下繪製PCB板麵,並按定位要求放置所需的接插件、按鍵/開關、螺絲孔、裝配孔等等。並充分考慮和確定布線區域和非布線區域(如螺絲孔周圍多大範圍屬於非布線區域)。
第三:PCB布局。
布局說白了就是在板子上放器件。這時如果前麵講到的準備工作都做好的話,就可以在原理圖上生成網絡表(Design->CreateNetlist),之後在PCB圖上導入網絡表(Design->LoadNets)。就看見器件嘩啦啦的全堆上去了,各管腳之間還有飛線提示連接。然後就可以對器件布局了。一般布局按如下原則進行:
布局說白了就是在板子上放器件。這時如果前麵講到的準備工作都做好的話,就可以在原理圖上生成網絡表(Design->CreateNetlist),之後在PCB圖上導入網絡表(Design->LoadNets)。就看見器件嘩啦啦的全堆上去了,各管腳之間還有飛線提示連接。然後就可以對器件布局了。一般布局按如下原則進行:
①.按電氣性能合理分區,一般分為:數字電路區(即怕幹擾、又產生幹擾)、模擬電路區(怕幹擾)、功率驅動區(幹擾源);
②.完成同一功能的電路,應盡量靠近放置,並調整各元器件以保證連線最為簡潔;同時,調整各功能塊間的相對位置使功能塊間的連線最簡潔;
③.對於質量大的元器件應考慮安裝位置和安裝強度;發熱元件應與溫度敏感元件分開放置,必要時還應考慮熱對流措施;
④.I/O驅動器件盡量靠近印刷板的邊、靠近引出接插件;
⑤.時鍾產生器(如:晶振或鍾振)要盡量靠近用到該時鍾的器件;
⑥.在每個集成電路的電源輸入腳和地之間,需加一個去耦電容(一般采用高頻性能好的獨石電容);電路板空間較密時,也可在幾個集成電路周圍加一個鉭電容。
⑦.繼電器線圈處要加放電二極管(1N4148即可);
⑧.布局要求要均衡,疏密有序,不能頭重腳輕或一頭沉
——需要特別注意,在放置元器件時,一定要考慮元器件的實際尺寸大小(所占麵積和高度)、yuanqijianzhijiandexiangduiweizhi,yibaozhengdianlubandedianqixingnengheshengchananzhuangdekexingxinghebianlixingtongshi,yinggaizaibaozhengshangmianyuanzenenggoutixiandeqiantixia,shidangxiugaiqijiandebaifang,shizhizhengqimeiguan,rutongyangdeqijianyaobaifangzhengqi、方向一致,不能擺得“錯落有致”。
這(zhe)個(ge)步(bu)驟(zhou)關(guan)係(xi)到(dao)板(ban)子(zi)整(zheng)體(ti)形(xing)象(xiang)和(he)下(xia)一(yi)步(bu)布(bu)線(xian)的(de)難(nan)易(yi)程(cheng)度(du),所(suo)以(yi)一(yi)點(dian)要(yao)花(hua)大(da)力(li)氣(qi)去(qu)考(kao)慮(lv)。布(bu)局(ju)時(shi),對(dui)不(bu)太(tai)肯(ken)定(ding)的(de)地(di)方(fang)可(ke)以(yi)先(xian)作(zuo)初(chu)步(bu)布(bu)線(xian),充(chong)分(fen)考(kao)慮(lv)。
第四:布線。
布線是整個PCB設計中最重要的工序。這將直接影響著PCB板的性能好壞。在PCB的設計過程中,布線一般有這麼三種境界的劃分:首先是布通,這時PCB設she計ji時shi的de最zui基ji本ben的de要yao求qiu。如ru果guo線xian路lu都dou沒mei布bu通tong,搞gao得de到dao處chu是shi飛fei線xian,那na將jiang是shi一yi塊kuai不bu合he格ge的de板ban子zi,可ke以yi說shuo還hai沒mei入ru門men。其qi次ci是shi電dian器qi性xing能neng的de滿man足zu。這zhe是shi衡heng量liang一yi塊kuai印yin刷shua電dian路lu板ban是shi否fou合he格ge的de標biao準zhun。這zhe是shi在zai布bu通tong之zhi後hou,認ren真zhen調tiao整zheng布bu線xian,使shi其qi能neng達da到dao最zui佳jia的de電dian器qi性xing能neng。接jie著zhe是shi美mei觀guan。假jia如ru你ni的de布bu線xian布bu通tong了le,也ye沒mei有you什shen麼me影ying響xiang電dian器qi性xing能neng的de地di方fang,但dan是shi一yi眼yan看kan過guo去qu雜za亂luan無wu章zhang的de,加jia上shang五wu彩cai繽bin紛fen、huahualvlvde,najiusuannidedianqixingnengzenmehao,zaibierenyanlihaishilajiyikuai。zheyanggeiceshiheweixiudailaijidadebubian。buxianyaozhengqihuayi,bunengzonghengjiaocuohaowuzhangfa。zhexiedouyaozaibaozhengdianqixingnenghemanzuqitagebieyaoqiudeqingkuangxiashixian,fouzejiushishebenzhumole。
布線是整個PCB設計中最重要的工序。這將直接影響著PCB板的性能好壞。在PCB的設計過程中,布線一般有這麼三種境界的劃分:首先是布通,這時PCB設she計ji時shi的de最zui基ji本ben的de要yao求qiu。如ru果guo線xian路lu都dou沒mei布bu通tong,搞gao得de到dao處chu是shi飛fei線xian,那na將jiang是shi一yi塊kuai不bu合he格ge的de板ban子zi,可ke以yi說shuo還hai沒mei入ru門men。其qi次ci是shi電dian器qi性xing能neng的de滿man足zu。這zhe是shi衡heng量liang一yi塊kuai印yin刷shua電dian路lu板ban是shi否fou合he格ge的de標biao準zhun。這zhe是shi在zai布bu通tong之zhi後hou,認ren真zhen調tiao整zheng布bu線xian,使shi其qi能neng達da到dao最zui佳jia的de電dian器qi性xing能neng。接jie著zhe是shi美mei觀guan。假jia如ru你ni的de布bu線xian布bu通tong了le,也ye沒mei有you什shen麼me影ying響xiang電dian器qi性xing能neng的de地di方fang,但dan是shi一yi眼yan看kan過guo去qu雜za亂luan無wu章zhang的de,加jia上shang五wu彩cai繽bin紛fen、huahualvlvde,najiusuannidedianqixingnengzenmehao,zaibierenyanlihaishilajiyikuai。zheyanggeiceshiheweixiudailaijidadebubian。buxianyaozhengqihuayi,bunengzonghengjiaocuohaowuzhangfa。zhexiedouyaozaibaozhengdianqixingnenghemanzuqitagebieyaoqiudeqingkuangxiashixian,fouzejiushishebenzhumole。
布線時主要按以下原則進行:
①.一般情況下,首先應對電源線和地線進行布線,以保證電路板的電氣性能。在條件允許的範圍內,盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬,它們的關係是:地線>電源線>信號線,通常信號線寬為:0.2~0.3mm,最細寬度可達0.05~0.07mm,電源線一般為1.2~2.5mm。對數字電路的PCB可用寬的地導線組成一個回路,即構成一個地網來使用(模擬電路的地則不能這樣使用)
②.預先對要求比較嚴格的線(如高頻線)進(jin)行(xing)布(bu)線(xian),輸(shu)入(ru)端(duan)與(yu)輸(shu)出(chu)端(duan)的(de)邊(bian)線(xian)應(ying)避(bi)免(mian)相(xiang)鄰(lin)平(ping)行(xing),以(yi)免(mian)產(chan)生(sheng)反(fan)射(she)幹(gan)擾(rao)。必(bi)要(yao)時(shi)應(ying)加(jia)地(di)線(xian)隔(ge)離(li),兩(liang)相(xiang)鄰(lin)層(ceng)的(de)布(bu)線(xian)要(yao)互(hu)相(xiang)垂(chui)直(zhi),平(ping)行(xing)容(rong)易(yi)產(chan)生(sheng)寄(ji)生(sheng)耦(ou)合(he)。
③.振蕩器外殼接地,時鍾線要盡量短,且不能引得到處都是。時鍾振蕩電路下麵、特殊高速邏輯電路部分要加大地的麵積,而不應該走其它信號線,以使周圍電場趨近於零;
④.盡可能采用45o的折線布線,不可使用90o折線,以減小高頻信號的輻射;(要求高的線還要用雙弧線)
⑤.任何信號線都不要形成環路,如不可避免,環路應盡量小;信號線的過孔要盡量少;
⑥.關鍵的線盡量短而粗,並在兩邊加上保護地。
⑦.通過扁平電纜傳送敏感信號和噪聲場帶信號時,要用“地線-信號-地線”的方式引出。
⑧.關鍵信號應預留測試點,以方便生產和維修檢測用
⑨.原理圖布線完成後,應對布線進行優化;同時,經初步網絡檢查和DRC檢查無誤後,對未布線區域進行地線填充,用大麵積銅層作地線用,在印製板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。或是做成多層板,電源,地線各占用一層。
——PCB布線工藝要求
①.線
一般情況下,信號線寬為0.3mm(12mil),電源線寬為0.77mm(30mil)或1.27mm(50mil);線與線之間和線與焊盤之間的距離大於等於0.33mm(13mil),實際應用中,條件允許時應考慮加大距離;
布線密度較高時,可考慮(但不建議)采用IC腳間走兩根線,線的寬度為0.254mm(10mil),線間距不小於0.254mm(10mil)。特殊情況下,當器件管腳較密,寬度較窄時,可按適當減小線寬和線間距。
②.焊盤(PAD)
焊盤(PAD)與過渡孔(VIA)的基本要求是:盤的直徑比孔的直徑要大於0.6mm;例如,通用插腳式電阻、電容和集成電路等,采用盤/孔尺寸1.6mm/0.8mm(63mil/32mil),插座、插針和二極管1N4007等,采用1.8mm/1.0mm(71mil/39mil)。實際應用中,應根據實際元件的尺寸來定,有條件時,可適當加大焊盤尺寸;
PCB板上設計的元件安裝孔徑應比元件管腳的實際尺寸大0.2~0.4mm左右。
③.過孔(VIA)
一般為1.27mm/0.7mm(50mil/28mil);
當布線密度較高時,過孔尺寸可適當減小,但不宜過小,可考慮采用1.0mm/0.6mm(40mil/24mil)。
④.焊盤、線、過孔的間距要求
PADandVIA:≥0.3mm(12mil)
PADandPAD:≥0.3mm(12mil)
PADandTRACK:≥0.3mm(12mil)
TRACKandTRACK:≥0.3mm(12mil)
密度較高時:
PADandVIA:≥0.254mm(10mil)
PADandPAD:≥0.254mm(10mil)
PADandTRACK:≥0.254mm(10mil)
TRACKandTRACK:≥0.254mm(10mil)
第五:布線優化和絲印。
“沒有最好的,隻有更好的”!不管你怎麼挖空心思的去設計,等你畫完之後,再去看一看,還是會覺得很多地方可以修改的。一般設計的經驗是:優化布線的時間是初次布線的時間的兩倍。感覺沒什麼地方需要修改之後,就可以鋪銅了(Place->polygonPlane)。鋪銅一般鋪地線(注意模擬地和數字地的分離),多(duo)層(ceng)板(ban)時(shi)還(hai)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)鋪(pu)電(dian)源(yuan)。時(shi)對(dui)於(yu)絲(si)印(yin),要(yao)注(zhu)意(yi)不(bu)能(neng)被(bei)器(qi)件(jian)擋(dang)住(zhu)或(huo)被(bei)過(guo)孔(kong)和(he)焊(han)盤(pan)去(qu)掉(diao)。同(tong)時(shi),設(she)計(ji)時(shi)正(zheng)視(shi)元(yuan)件(jian)麵(mian),底(di)層(ceng)的(de)字(zi)應(ying)做(zuo)鏡(jing)像(xiang)處(chu)理(li),以(yi)免(mian)混(hun)淆(xiao)層(ceng)麵(mian)。
“沒有最好的,隻有更好的”!不管你怎麼挖空心思的去設計,等你畫完之後,再去看一看,還是會覺得很多地方可以修改的。一般設計的經驗是:優化布線的時間是初次布線的時間的兩倍。感覺沒什麼地方需要修改之後,就可以鋪銅了(Place->polygonPlane)。鋪銅一般鋪地線(注意模擬地和數字地的分離),多(duo)層(ceng)板(ban)時(shi)還(hai)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)鋪(pu)電(dian)源(yuan)。時(shi)對(dui)於(yu)絲(si)印(yin),要(yao)注(zhu)意(yi)不(bu)能(neng)被(bei)器(qi)件(jian)擋(dang)住(zhu)或(huo)被(bei)過(guo)孔(kong)和(he)焊(han)盤(pan)去(qu)掉(diao)。同(tong)時(shi),設(she)計(ji)時(shi)正(zheng)視(shi)元(yuan)件(jian)麵(mian),底(di)層(ceng)的(de)字(zi)應(ying)做(zuo)鏡(jing)像(xiang)處(chu)理(li),以(yi)免(mian)混(hun)淆(xiao)層(ceng)麵(mian)。
第六:網絡和DRC檢查和結構檢查。
首先,在確定電路原理圖設計無誤的前提下,將所生成的PCB網絡文件與原理圖網絡文件進行物理連接關係的網絡檢查(NETCHECK),並根據輸出文件結果及時對設計進行修正,以保證布線連接關係的正確性;
首先,在確定電路原理圖設計無誤的前提下,將所生成的PCB網絡文件與原理圖網絡文件進行物理連接關係的網絡檢查(NETCHECK),並根據輸出文件結果及時對設計進行修正,以保證布線連接關係的正確性;
網絡檢查正確通過後,對PCB設計進行DRC檢查,並根據輸出文件結果及時對設計進行修正,以保證PCB布線的電氣性能。最後需進一步對PCB的機械安裝結構進行檢查和確認。
第七:製版。在此之前,最好還要有一個審核的過程。
通過七個重要經驗的分享,相信工程師們在PCB結構設計,布線布局等一定有了更加深入的認識,與此同時還要有足夠的耐心和細心,精益求精設計出出色的板子。
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