資深工程師PCB設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

ID:44111 · 發(fā)表于 2014-9-24 09:55

資深工程師PCB設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
作為一個(gè)電子工程師設(shè)計(jì)電路是一項(xiàng)必備的硬功夫，但是原理設(shè)計(jì)再完美，如果電路板設(shè)計(jì)不合理性能將大打折扣，嚴(yán)重時(shí)甚至不能正常工作。根據(jù)公司工程師的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出以下一些ＰＣＢ設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的地方，希望能對您有所啟示。
　　
不管用什么軟件，ＰＣＢ設(shè)計(jì)有個(gè)大致的程序，按順序來會省時(shí)省力，因此我將按制作流程來介紹一下。（由于ｐｒｏｔｅｌ界面風(fēng)格與ｗｉｎｄｏｗｓ視窗接近，操作習(xí)慣也相近，且有強(qiáng)大的仿真功能，使用的人比較多，將以此軟件作說明。）
　　
原理圖設(shè)計(jì)是前期準(zhǔn)備工作，經(jīng)常見到初學(xué)者為了省事直接就去畫ＰＣＢ板了，這樣將得不償失，對簡單的板子，如果熟練流程，不妨可以跳過。但是對于初學(xué)者一定要按流程來，這樣一方面可以養(yǎng)成良好的習(xí)慣，另一方面對復(fù)雜的電路也只有這樣才能避免出錯(cuò)。
　　
在畫原理圖時(shí)，層次設(shè)計(jì)時(shí)要注意各個(gè)文件最后要連接為一個(gè)整體，這同樣對以后的工作有重要意義。由于，軟件的差別有些軟件會出現(xiàn)看似相連實(shí)際未連（電氣性能上）的情況。如果不用相關(guān)檢測工具檢測，萬一出了問題，等板子做好了才發(fā)現(xiàn)就晚了。因此一再強(qiáng)調(diào)按順序來做的重要性，希望引起大家的注意。

　　
原理圖是根據(jù)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目來的，只要電性連接正確沒什么好說的。下面我們重點(diǎn)討論一下具體的制板程序中的問題。
　
1．制作物理邊框
封閉的物理邊框?qū)σ院蟮脑季帧⒆呔€來說是個(gè)基本平臺，也對自動布局起著約束作用，否則，從原理圖過來的元件會不知所措的。但這里一定要注意精確，否則以后出現(xiàn)安裝問題麻煩可就大了。還有就是拐角地方最好用圓弧，一方面可以避免尖角劃傷工人，同時(shí)又可以減輕應(yīng)力作用。以前我的一個(gè)產(chǎn)品老是在運(yùn)輸過程中有個(gè)別機(jī)器出現(xiàn)面殼ＰＣＢ板斷裂的情況，改用圓弧后就好了。
　　
2．元件和網(wǎng)絡(luò)的引入
把元件和網(wǎng)絡(luò)引人畫好的邊框中應(yīng)該很簡單，但是這里往往會出問題，一定要細(xì)心地按提示的錯(cuò)誤逐個(gè)解決，不然后面要費(fèi)更大的力氣。這里的問題一般來說有以下一些：
元件的封裝形式找不到，元件網(wǎng)絡(luò)問題，有未使用的元件或管腳，對照提示這些問題可以很快搞定的。
　　
3．元件的布局
元件的布局與走線對產(chǎn)品的壽命、穩(wěn)定性、電磁兼容都有很大的影響，是應(yīng)該特別注意的地方。一般來說應(yīng)該有以下一些原則：
　　
（1）放置順序
先放置與結(jié)構(gòu)有關(guān)的固定位置的元器件，如電源插座、指示燈、開關(guān)、連接件之類，這些器件放置好后用軟件的ＬＯＣＫ功能將其鎖定，使之以后不會被誤移動。再放置線路上的特殊元件和大的元器件，如發(fā)熱元件、變壓器、IC等。最后放置小器件。
　　
（2）注意散熱
元件布局還要特別注意散熱問題。對于大功率電路，應(yīng)該將那些發(fā)熱元件如功率管、變壓器等盡量靠邊分散布局放置，便于熱量散發(fā)，不要集中在一個(gè)地方，也不要高電容太近以免使電解液過早老化。

4．布線
布線原則
走線的學(xué)問是非常高深的，每人都會有自己的體會，但還是有些通行的原則的。
◆高頻數(shù)字電路走線細(xì)一些、短一些好
◆大電流信號、高電壓信號與小信號之間應(yīng)該注意隔離（隔離距離與要承受的耐壓有關(guān)，通常情況下在2ＫＶ時(shí)板上要距離2mm，在此之上以比例算還要加大，例如若要承受３ＫＶ的耐壓測試，則高低壓線路之間的距離應(yīng)在3.5ｍｍ以上，許多情況下為避免爬電，還在印制線路板上的高低壓之間開槽。）
◆兩面板布線時(shí)，兩面的導(dǎo)線宜相互垂直、斜交、或彎曲走線，避免相互平行，以減小寄生耦合；作為電路的輸人及輸出用的印制導(dǎo)線應(yīng)盡量避兔相鄰平行，以免發(fā)生回授，在這些導(dǎo)線之間最好加接地線。
◆走線拐角盡可能大于９０度，杜絕９０度以下的拐角，也盡量少用９０度拐角
◆同是地址線或者數(shù)據(jù)線，走線長度差異不要太大，否則短線部分要人為走彎線作補(bǔ)償
◆走線盡量走在焊接面，特別是通孔工藝的ＰＣＢ
◆盡量少用過孔、跳線
◆單面板焊盤必須要大，焊盤相連的線一定要粗，能放淚滴就放淚滴，一般的單面板廠家質(zhì)量不會很好，否則對焊接和ＲＥ－ＷＯＲＫ都會有問題
◆大面積敷銅要用網(wǎng)格狀的，以防止波焊時(shí)板子產(chǎn)生氣泡和因?yàn)闊釕?yīng)力作用而彎曲，但在特殊場合下要考慮ＧＮＤ的流向，大小，不能簡單的用銅箔填充了事，而是需要去走線
◆元器件和走線不能太靠邊放，一般的單面板多為紙質(zhì)板，受力后容易斷裂，如果在邊緣連線或放元器件就會受到影響
◆必須考慮生產(chǎn)、調(diào)試、維修的方便性
對模擬電路來說處理地的問題是很重要的，地上產(chǎn)生的噪聲往往不便預(yù)料，可是一旦產(chǎn)生將會帶來極大的麻煩，應(yīng)該未雨綢緞。對于功放電路，極微小的地噪聲都會因?yàn)楹蠹壍姆糯髮σ糍|(zhì)產(chǎn)生明顯的影響；在高精度Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換電路中，如果地線上有高頻分量存在將會產(chǎn)生一定的溫漂，影響放大器的工作。這時(shí)可以在板子的４角加退藕電容，一腳和板子上的地連，一腳連到安裝孔上去（通過螺釘和機(jī)殼連），這樣可將此分量慮去，放大器及ＡＤ也就穩(wěn)定了。
　　
另外，電磁兼容問題在目前人們對環(huán)保產(chǎn)品倍加關(guān)注的情況下顯得更加重要了。一般來說電磁信號的來源有３個(gè)：信號源，輻射，傳輸線。晶振是常見的一種高頻信號源，在功率譜上晶振的各次諧波能量值會明顯高出平均值。可行的做法是控制信號的幅度，晶振外殼接地，對干擾信號進(jìn)行屏蔽，采用特殊的濾波電路及器件等。
　　
需要特別說明的是蛇形走線，因?yàn)閼?yīng)用場合不同其作用也是不同的，在電腦的主板中用在一些時(shí)鐘信號上，如ＰＣＩＣｌｋ、ＡＧＰ-Ｃｌｋ，它的作用有兩點(diǎn)：１、阻抗匹配２、濾波電感。
　　
對一些重要信號，如ＩＮＴＥＬＨＵＢ架構(gòu)中的ＨＵＢＬｉｎｋ，一共１３根，頻率可達(dá)２３３ＭＨＺ，要求必須嚴(yán)格等長，以消除時(shí)滯造成的隱患，這時(shí)，蛇形走線是唯一的解決辦法。
一般來講，蛇形走線的線距＞＝２倍的線寬；若在普通PCB板中，除了具有濾波電感的作用外，還可作為收音機(jī)天線的電感線圈等等。
　　
5．調(diào)整完善
完成布線后，要做的就是對文字、個(gè)別元件、走線做些調(diào)整以及敷銅（這項(xiàng)工作不宜太早，否則會影響速度，又給布線帶來麻煩），同樣是為了便于進(jìn)行生產(chǎn)、調(diào)試、維修。
敷銅通常指以大面積的銅箔去填充布線后留下的空白區(qū)，可以鋪ＧＮＤ的銅箔，也可以鋪ＶＣＣ的銅箔（但這樣一旦短路容易燒毀器件，最好接地，除非不得已用來加大電源的導(dǎo)通面積，以承受較大的電流才接ＶＣＣ）。包地則通常指用兩根地線（ＴＲＡＣ）包住一撮有特殊要求的信號線，防止它被別人干擾或干擾別人。
如果用敷銅代替地線一定要注意整個(gè)地是否連通，電流大小、流向與有無特殊要求，以確保減少不必要的失誤。
　　
6．檢查核對網(wǎng)絡(luò)
有時(shí)候會因?yàn)檎`操作或疏忽造成所畫的板子的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系與原理圖不同，這時(shí)檢察核對是很有必要的。所以畫完以后切不可急于交給制版廠家，應(yīng)該先做核對，后再進(jìn)行后續(xù)工作。
　　
7．使用仿真功能
完成這些工作后，如果時(shí)間允許還可以進(jìn)行軟件仿真。特別是高頻數(shù)字電路，這樣可以提前發(fā)現(xiàn)一些問題，大大減少以后的調(diào)試工作量。

ID:78314 · 發(fā)表于 2015-4-29 09:31

非常感謝樓主分享

ID:239056 · 發(fā)表于 2017-11-6 07:37

牛人

ID:221522 · 發(fā)表于 2018-1-3 11:35

太有用了，謝謝經(jīng)驗(yàn)分享。

ID:45801 · 發(fā)表于 2024-11-9 10:31

感謝樓主的無私奉獻(xiàn)

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