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一位资深老电子工程师告诉你,PCB设计需要注意的问题

来源:  发布时间:2019-06-05   点击量:156

    作为一个电子工程师设计电路是一项必须具备的条件,但是原理设计再完美,如果PCB电路板设计不合理性能将大打折扣,最坏的情况下可能导致PCB电路板根本无法使用

不管用什么软件,PCB设计有个大致的程序,按顺序来进行的话会省时省力

                                                                    PCB,电路板,PCB设计

原理图设计是前期准备工作,经常见到初学者为了省事直接就去画了,这样将会得不偿失,对简单的板子,如果熟练流程跳过也是可以的。但是对于初学者一定要按流程来,这样一方面可以养成良好的习惯,另一方面对复杂的电路也只有这样才能避免出错。

原理图设计是前期准备工作,经常见到初学者为了省事直接就去画PCB板了,这样将得不偿失,对简单的板子,如果熟练流程,不妨可以跳过。但是对于初学者一定要按流程来,这样一方面可以养成良好的习惯,另一方面对复杂的电路也只有这样才能避免出错。

不管用什么软件,PCB设计有个大致的程序,按顺序来会省时省力,因此我将按制作流程来介绍一下。(由于protel界面风格与windows视窗接近,操作习惯也相近,且有强大的仿真功能,使用的人比较多,将以此软件作说明。)

在画原理图时,层次设计时要注意各个文件最后要连接为一个整体,这同样对以后的工作有重要意义。

原理图是根据PCB板设计的项目来的,只要电性连接正确没什么好说的。下面我们重点讨论一下具体的制板程序中的问题。

2、元件和网络的引入

把元件和网络引人画好的边框中应该很简单,但是这里往往会出问题,一定要细心地按提示的错误逐个解决,不然后面要费更大的力气。这里的问题一般来说有以下一些:

元件的封装形式找不到,元件网络问题,有未使用的元件或管脚,对照提示这些问题可以很快搞定的。

1、元件的布局

元件的布局与走线对产品的寿命、稳定性、电磁兼容都有很大的影响,是应该特别注意的地方。一般来说应该有以下一些原则:

2、制作物理边框

封闭的物理边框对以后的元件布局、走线来说是个基本平台,也对自动布局起着约束作用,否则,从原理图过来的元件会不知所措的。但这里一定要注意精确,否则以后出现安装问题麻烦可就大了。还有就是拐角地方最好用圆弧,一方面可以避免尖角划伤工人,同时又可以减轻应力作用。以前我的一个产品老是在运输过程中有个别机器出现面壳PCB板断裂的情况,改用圆弧后就好了。

PCB板的放置顺序

先放置与结构有关的固定位置的元器件,如电源插座、指示灯、开关、连接件之类,这些器件放置好后用软件的LOCK功能将其锁定,使之以后不会被误移动。再放置线路上的特殊元件和大的元器件,如发热元件、变压器、IC等。最后放置小器件。

3.2注意散热

元件布局还要特别注意散热问题。对于大功率电路,应该将那些发热元件如功率管、变压器等尽量靠边分散布局放置,便于热量散发,不要集中在一个地方,也不要高电容太近以免使电解液过早老化。

4、PCB板布线

PCB板布线原则

PCB板走线的学问是非常高深的,每人都会有自己的体会,但还是有些通行的原则的。

◆高频数字电路走线细一些、短一些好

◆两面板布线时,两面的导线宜相互垂直、斜交、或弯曲走线,避免相互平行,以减小寄生耦合;作为电路的输人及输出用的印制导线应尽量避兔相邻平行,以免发生回授,在这些导线之间最好加接地线。

◆同是地址线或者数据线,走线长度差异不要太大,否则短线部分要人为走弯线作补偿。

◆走线尽量走在焊接面,特别是通孔工艺的PCB

◆尽量少用过孔、跳线

◆单面板焊盘必须要大,焊盘相连的线一定要粗,能放泪滴就放泪滴,一般的单面板厂家质量不会很好,否则对焊接和RE-WORK都会有问题

◆大面积敷铜要用网格状的,以防止波焊时板子产生气泡和因为热应力作用而弯曲,但在特殊场合下要考虑GND的流向,大小,不能简单的用铜箔填充了事,而是需要去走线

◆走线拐角尽可能大于90度,杜绝90度以下的拐角,也尽量少用90度拐角

◆元器件和走线不能太靠边放,一般的单面板多为纸质板,受力后容易断裂,如果在边缘连线或放元器件就会受到影响

◆必须考虑生产、调试、维修的方便性

对模拟电路来说处理地的问题是很重要的,地上产生的噪声往往不便预料,可是一旦产生将会带来极大的麻烦,应该未雨绸缎。对于功放电路,极微小的地噪声都会因为后级的放大对音质产生明显的影响;在高精度A/D转换电路中,如果地线上有高频分量存在将会产生一定的温漂,影响放大器的工作。这时可以在板子的4角加退藕电容,一脚和板子上的地连,一脚连到安装孔上去(通过螺钉和机壳连),这样可将此分量虑去,放大器及AD也就稳定了。

需要特别说明的是蛇形走线,因为应用场合不同其作用也是不同的,在电脑的主板中用在一些时钟信号上,如PCIClk、AGP-Clk,它的作用有两点:1、阻抗匹配2、滤波电感。

对一些重要信号,如INTELHUB架构中的HUBLink,一共13根,频率可达233MHZ,要求必须严格等长,以消除时滞造成的隐患,这时,蛇形走线是唯一的解决办法。

6、检查核对网络

有时候会因为误操作或疏忽造成所画的板子的网络关系与原理图不同,这时检察核对是很有必要的。所以画完以后切不可急于交给制版厂家,应该先做核对,后再进行后续工作。

7、使用仿真功能

完成这些工作后,如果时间允许还可以进行软件仿真。特别是高频数字电路,这样可以提前发现一些问题,大大减少以后的调试工作量。

SMT-PCB上元器件的布局

1、 当电路板放到回流焊接炉的传送带上时,元器件的长轴应该与设备的传动方向垂直,这样可以防止在焊接过程中出现元器件在板上漂移或 “竖碑”的现象。

2、 PCB 上的元器件要均匀分布,特别要把大功率的器件分散开,避免电路工作时PCB 上局部过热产生应力,影响焊点的可靠性。

3、PCB双面贴装的元器件,两面上体积较大的器件要错开安装位置,否则在焊接过程中会因为局部热容量增大而影响焊接效果。

4、PCB板在波峰焊接面上不能放置PLCC/QFP 等四边有引脚的器件。

5、安装在波峰焊接面上的SMT大器件,其长轴要和焊锡波峰流动的方向平行,这样可以减少电极间的焊锡桥接。

SMT-PCB上的焊盘

1、 波峰焊接面上的SMT元器件,其较大元件之焊盘(如三极管、插座等)要适当加大,如SOT23 之焊盘可加长0.8-1mm,这样可以避免因元件的 “阴影效应”而产生的空焊。

2、 焊盘的大小要根据元器件的尺寸确定,焊盘的宽度等于或略大于元器件的电极的宽度,焊接效果最好。

3、 在两个互相连接的元器件之间,要避免采用单个的大焊盘,因为大焊盘上的焊锡将把两元器件接向中间,正确的做法是把两元器件的焊盘分开,在两个焊盘中间用较细的导线连接,如果要求导线通过较大的电流可并联几根导线,导线上覆盖绿油。

4、 SMT 元器件的焊盘上或在其附近不能有通孔,否则在REFLOW过程中,焊盘上的焊锡熔化后会沿着通孔流走,会产生虚焊,少锡,还可能流到板的另一面造成短路。

5、调整完善

完成布线后,要做的就是对文字、个别元件、走线做些调整以及敷铜(这项工作不宜太早,否则会影响速度,又给布线带来麻烦),同样是为了便于进行生产、调试、维修。

敷铜通常指以大面积的铜箔去填充布线后留下的空白区,可以铺GND的铜箔,也可以铺VCC的铜箔(但这样一旦短路容易烧毁器件,最好接地,除非不得已用来加大电源的导通面积,以承受较大的电流才接VCC)。包地则通常指用两根地线(TRAC)包住一撮有特殊要求的信号线,防止它被别人干扰或干扰别人。

如果用敷铜代替地线一定要注意整个地是否连通,电流大小、流向与有无特殊要求,以确保减少不必要的失误。

PCB板集成电路的正向设计

在用户已明确电路原理,功能及各参数指标和经济指标的条件下进行集成电路的设计。

.集成电路的反向设计

反向设计的概念是对已有的集成电路芯片进行完全仿制设计,或在原有芯片的基础上进行部分改动设计,或者是对原有芯片进行缩小面积,降低PCB成本的设计。

具体流程:

户系统方案设计及优化

我们目前可提供全系统解决方案,业务范围从高档的GPS,MP3,税控机,到中挡的消费类电子如数字收音机、家电控制面板、数控机床等工业控制产品,到低档的玩具类电子产品。同时我们还可以为用户已有的系统方案进行系统集成,进一步降低成本,提高产品的市场竞争力。

PCB板存储器码点提取

随着目前集成电路的集成度越来越高,芯片规模越来越大。芯片中大多集成了ROM等存储器件,利用ROM来存储用户的数据或程序。在系统设计或芯片反向设计中ROM的码点提取就显得十分重要。ROM的码点一般有两种形式,一种是明码,一种是掩模型的码点。对于明码,可以利用我们自己开发的软件进行直接提取,对于掩模型的码点必须先进行码点染色处理,然后再进行码点提取。(已成功提取过32M 的MASK ROM 多个)。

PCB板集成电路的解剖分析,显微拍照

可以对各种封装的集成电路进行解剖分析和显微拍照,最大放大倍率可达4000倍。

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