PCB 設(shè)計(jì)技巧

1、PCBPCB 設(shè)計(jì)與技巧設(shè)計(jì)與技巧報(bào)報(bào) 告告 內(nèi)內(nèi) 容容vPCB 概述vPCB 設(shè)計(jì)流程vPCB Layout 設(shè)計(jì)vPCB Layout 技巧vEMC 知識(shí)v附錄A、B第一部分PCB 概 述PCB 概 述1、PCB中文印刷電路板英文Printed Circuit Board2、PCB板的質(zhì)量由基材的選用，組成電路各要素的物理特性決定的。PCB 概 述 3、PCB的材料分類（剛性、撓性） A、酚醛紙質(zhì)層壓板 B、環(huán)氧紙質(zhì)層壓板 C、聚酯玻璃氈層壓板 D、環(huán)氧玻璃布層壓板 E、聚酯薄膜 F、聚酰亞胺薄膜 G、氟化乙丙烯薄膜剛性撓性PCB 概 述 4、PCB基板材料 A、 FR4 B、聚酰亞氨 C

2、、聚四氟乙烯 D、 (G10) E、FR5 (G11) PCB 概 述 5、組成PCB的物理特性 A、導(dǎo)線（線寬、線距） B、過孔 C、焊盤 D、槽 E、表面涂層PCB 概 述 6、PCB板按層數(shù)來分 A、單面板（單面、雙面絲?。?B、雙面板（單面、雙面絲?。?C、四層板（兩層走線、電源、GND） D、六層板（四層走線、電源、GND） E、雕刻板 PCB 概 述7、PCB的基本制作工藝流程：A、下料B、絲網(wǎng)漏印C、腐蝕D、去除印料E、孔加工F、印標(biāo)記G、涂助焊劑H、成品第二部分PCB 設(shè)計(jì)流程PCB 設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)準(zhǔn)備網(wǎng)表輸入規(guī)則設(shè)置手工布局手工布線項(xiàng)目檢查C A M 輸出PCB 設(shè)計(jì)流程拿到原

3、理圖，進(jìn)行分析，進(jìn)行DRC檢查。標(biāo)準(zhǔn)元件庫的建立，特殊元器件的建立，具體印制板設(shè)計(jì)文件的建立，轉(zhuǎn)網(wǎng)表。網(wǎng)表的輸入。規(guī)則設(shè)置：進(jìn)行線寬、線距、層定義、過孔、全局參數(shù)的設(shè)置等。PCB 設(shè)計(jì)流程根據(jù)印制板結(jié)構(gòu)尺寸畫出邊框，參照原理圖，結(jié)合機(jī)構(gòu)進(jìn)行布局，檢查布局。參照原理圖進(jìn)行預(yù)布線，檢查布線是否符合電路模塊要求，修改布線，并符合相應(yīng)要求。PCB 設(shè)計(jì)流程PCB制作初步完成，“鋪銅”與“補(bǔ)銅”，進(jìn)行連線、連通性、間距、“孤島”、文字標(biāo)識(shí)檢查，并對(duì)其進(jìn)行修改，使其符合要求。檢查無誤后，生成底片，到此PCB板制作完成。第三部分PCB Layout設(shè)計(jì)PCB Layout設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備 原理圖分析，DR

4、C檢查。標(biāo)準(zhǔn)元件庫的建立，特殊元器件的建立，印制板設(shè)計(jì)文件的建立，轉(zhuǎn)網(wǎng)表。PCB Layout設(shè)計(jì)R114 1k開關(guān)電源R108 4.7kB04SLT112J3123C23F103Z 1KVR1165.6kR11322kLF11423R1051K+E11000uF 16VC30472C24IC1UC38421234 5687C25 104D241N400712M11XVDD_12VD26HER10812R112177kQ12SSS7N80A123R1091kD221N400712+E4C29104+E5100uF 50VM11XD251N400712+E21000uF 16VR110 4.7k

5、R10739kD211N400712DC+Q9C92M123L03XNB04SD23HER10812LL04XB113425687109R1151DC+R111 30C28D102K 1KVPCB Layout設(shè)計(jì)LED212C11VDD_5VPWM 輸入反饋電路R103200熱敏電阻/LEDR1049kQ10817C1234D11L03XTM4TM3A11LED112+E31uF 50VB11L04XLED412VDD_12VTM1Q11KA431123VR21K132R103200R1062kLED312TM2TEMP11R1261kPCB Layout設(shè)計(jì)CON2A_1PPWMVDD_5

6、VQ4213PAD5_5PR233D112PWMR4PAD5123456接 口電 路+C712BAT4L1充 電電 壓 產(chǎn)生 電路CON2A_4PCON3A_5CON3A_3CON3A_6CON3A_4VDD_12VCON3A12341234CON2A_2PC6CON2A_3PVDD_12VGNDQ1443512345678SSSGDDDDCON2A12341234PAD5_5P5號(hào)/7號(hào)選擇J412J51243PCB Layout設(shè)計(jì)Q8213BAT1R3100kCON3A_4PAD5_5PR13100KBAT4CON2A_4PPAD5_5PR17100kCON2A_3PCON3A_3BAT

7、411R18100kBAT3BAT2R11510Q6213BAT211BAT4D212CON2A_2PD412R1610KR46510BAT3BAT111VDD_12VBAT2+11R10510Q360ND021234567812345678Q260ND021234567812345678R10210KVDD_12VD312BAT3+11BAT1BAT4+11充電電路BAT2VDD_12VQ5213CON2A_1PR1510KBAT1+11VDD_12VR11D512R1410K充電控制電路Q7213R12 510CON3A_5BAT3BAT1BAT2CON3A_6BAT311PCB Layo

8、ut設(shè)計(jì) 二、網(wǎng)表輸入 將生成的網(wǎng)表轉(zhuǎn)換到PCB設(shè)計(jì)中。 三、規(guī)則設(shè)置 進(jìn)行線寬、線距、層定義、過孔、全局參數(shù)的設(shè)置等。 PCB Layout設(shè)計(jì)PCB布局的一般規(guī)則： a、信號(hào)流暢，信號(hào)方向保持一致 b、核心元件為中心 c、在高頻電路中，要考慮元器件的分布參數(shù) d、特殊元器件的擺放位置；批量生產(chǎn)時(shí)，要考慮波峰焊及回流焊的錫流方向及加工工藝傳送邊。 PCB Layout設(shè)計(jì) 四、手工布局 根據(jù)印制板結(jié)構(gòu)尺寸畫出邊框，參照原理圖，結(jié)合機(jī)構(gòu)進(jìn)行布局。并進(jìn)行檢查。PCB Layout設(shè)計(jì)一、布局前的準(zhǔn)備 a、畫出邊框； b、定位孔和對(duì)接孔進(jìn)行位置確認(rèn)； c、板內(nèi)元件局部的高度控制； d、重要網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)

9、志。PCB Layout設(shè)計(jì)二、PCB布局的順序：a、固定元件b、有條件限制的元件c、關(guān)鍵元件d、面積比較大元件e、零散元件PCB Layout設(shè)計(jì)三、參照原理圖，結(jié)合機(jī)構(gòu)，進(jìn)行布局PCB Layout設(shè)計(jì)四、布局檢查：1、檢查元件在二維、三維空間上是否有沖突。2、元件布局是否疏密有序，排列整齊。3、元件是否便于更換，插件是否方便。4、熱敏元件與發(fā)熱元件是否有距離。5、信號(hào)流程是否流暢且互連最短。6、插頭、插座等機(jī)械設(shè)計(jì)是否矛盾。7、元件焊盤是否足夠大。PCB Layout設(shè)計(jì) 五、手工布線 參照原理圖進(jìn)行預(yù)布線，檢查布線是否符合電路模塊要求，修改布線，并符合相應(yīng)要求。PCB Layout設(shè)計(jì)

10、一、走線規(guī)律：1、走線方式 盡量走短線，特別是小信號(hào)。12mil。2、走線形狀 同一層走線改變方向時(shí)，應(yīng)走斜線。3、電源線與地線的設(shè)計(jì) 40100mil，高頻線用地線屏蔽。4、多層板走線方向 相互垂直，層間耦合面積最?。唤蛊叫凶呔€。 5、焊盤設(shè)計(jì)的控制 PCB Layout設(shè)計(jì) 二、布線首先，進(jìn)行預(yù)連線，看一下項(xiàng)目的可連通性怎樣，并根據(jù)原理圖及實(shí)際情況進(jìn)行器件調(diào)整，使其更加有利于走線。PCB Layout設(shè)計(jì) 三、檢查走線1、間距是否合理，是否滿足生產(chǎn)要求。 2、電源線和地線的寬度是否合適，電源與地線之間是否緊耦合（低的波阻抗）。3、對(duì)于關(guān)鍵的信號(hào)線是否采取了最佳措施，輸入線及輸出線要明顯地

11、分開。4、模擬電路和數(shù)字電路部分，是否有各自獨(dú)立的地線。 PCB Layout設(shè)計(jì)5、后加在PCB中的圖形（如圖標(biāo)、注標(biāo)）是否會(huì)造成信號(hào)短路。6、對(duì)一些不理想的線形進(jìn)行修改。7、在PCB上是否加有工藝線？阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求，阻焊尺寸是否合適，字符標(biāo)志是否壓在器件焊盤上，以免影響電裝質(zhì)量。8、多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小，如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。 PCB Layout設(shè)計(jì) 六、項(xiàng)目檢查 PCB制作初步完成，“鋪銅”與“補(bǔ)銅”,連線、連通性、間距、“孤島”、文字標(biāo)識(shí)PCB Layout設(shè)計(jì)對(duì)線路進(jìn)行檢查，進(jìn)行補(bǔ)銅處理，重新排列元件標(biāo)識(shí)；通過檢查窗口，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行間距、連

12、通性檢查。PCB Layout設(shè)計(jì) 七、CAM 輸出 檢查無誤后，生成底片，并作CAM350檢查。PCB Layout設(shè)計(jì) 到此，PCB設(shè)計(jì)就完成了，最后CAM350檢查，無誤后，就可以送底片了。 項(xiàng)目完了，作存檔記錄。 第四部分PCB設(shè)計(jì)技巧PCB設(shè)計(jì)技巧1、為確保正確實(shí)現(xiàn)電路，遵循的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：盡量采用地平面作為電流回路將模擬地平面和數(shù)字地平面分開如果地平面被信號(hào)走線隔斷，為降低對(duì)地電流回路的干擾，應(yīng)使信號(hào)走線與地平面垂直；模擬電路盡量靠近電路板邊緣放置，數(shù)字電路盡量靠近電源連接端放置，這樣做可以降低由數(shù)字開關(guān)引起的di/dt效應(yīng)。PCB設(shè)計(jì)技巧 分隔開的地平面有時(shí)比連續(xù)的地平面有效PCB設(shè)

13、計(jì)技巧2、無地平面時(shí)的電流回路設(shè)計(jì)1、 如果使用走線，應(yīng)將其盡量加粗2、應(yīng)避免地環(huán)路3、如果不能采用地平面，應(yīng)采用星形連接策略4、數(shù)字電流不應(yīng)流經(jīng)模擬器件5、高速電流不應(yīng)流經(jīng)低速器件PCB設(shè)計(jì)技巧如果不能采用地平面，可以采用“星形”布線策略來處理電流回路PCB設(shè)計(jì)技巧旁路或去耦電容電源入口，IC芯片電源輸入PCB設(shè)計(jì)技巧旁路或去耦電容電源入口，IC芯片電源輸入PCB設(shè)計(jì)技巧布局規(guī)劃模擬電路放置在線路的末端PCB設(shè)計(jì)技巧印制導(dǎo)線寬度與容許電流PCB設(shè)計(jì)技巧高頻數(shù)字電路pcb布線規(guī)則如下：1、高頻數(shù)字信號(hào)線要用短線。2、主要信號(hào)線集中在pcb板中心。3、時(shí)鐘發(fā)生電路應(yīng)在板的中心附近，時(shí)鐘扇出應(yīng)采用

14、菊鏈?zhǔn)胶筒⒙?lián)布線。4、電源線應(yīng)遠(yuǎn)離高頻數(shù)字信號(hào)線，或用地線隔開，電路布局必須減少電流回路，電源的分布必須是低感應(yīng)的（多路設(shè)計(jì))5、輸入與輸出之間的導(dǎo)線避免平行。PCB設(shè)計(jì)技巧布線的注意事項(xiàng)：1、專用地線、電源線寬度應(yīng)大于1mm。2、其走線應(yīng)成“井”字型排列，以便是分部電流平衡。3、盡可能的縮短高頻器件之間的連線，設(shè)法減少它們之間地分布參數(shù)和相互間的信號(hào)干擾。PCB設(shè)計(jì)技巧4、某些元器件或?qū)Ь€可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們的間距，避免放電引起意外短路。5、盡量加大電源線寬度，減少環(huán)路電阻，電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞方向一致，有助于增強(qiáng)抗干擾能力。6、當(dāng)頻率高于100k時(shí)，趨附效應(yīng)就十分嚴(yán)重了，

15、高頻電阻增大 第五部分EMC 知識(shí)EMC 知識(shí)電磁兼容（Electromagnetic Compatibility-EMC） 是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中正常工作且不對(duì)該環(huán)境中的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾的能力。兩個(gè)含義：1、“污染”，2、防御。EMC 知識(shí)電磁噪聲耦合途徑電磁噪聲耦合途徑傳導(dǎo)輻射直接傳導(dǎo)公共阻抗傳導(dǎo)近場耦合遠(yuǎn)場耦合電導(dǎo)性耦合電容性耦合電感性耦合公共地阻抗耦合公共電源阻抗耦合轉(zhuǎn)移阻抗傳導(dǎo)EMC 知識(shí)電磁噪聲傳播途徑示意圖干擾源被干擾對(duì)象電 源公共地阻抗耦合轉(zhuǎn)移阻抗耦合直接傳導(dǎo)耦合輻射耦合公共電源阻抗耦合發(fā)射天線接收天線EMC 知識(shí)Ic共Ic共Ic共V共V共I差I(lǐng)差V差共模干

16、擾差模干擾系 統(tǒng) 接 地EMC 知識(shí)接地按主要功能劃分：A、安全地 B、信號(hào)地 C、機(jī)殼地D、屏蔽地安全接地子系統(tǒng):A、防止設(shè)備漏電的安全接地B、防止雷擊的安全接地A、防止設(shè)備漏電的安全接地機(jī)殼U1Z1Z2寄生阻抗AC機(jī)殼絕緣擊穿EMC 知識(shí)B、防止雷擊的安全接地使用高建筑物避雷針技術(shù)防雷保護(hù)面積：9h2H：避雷針離地面的高度EMC 知識(shí)信號(hào)地系統(tǒng)的幾種形式：單點(diǎn)接地系統(tǒng)、多點(diǎn)地網(wǎng)或地平面接地系統(tǒng)、復(fù)合接地系統(tǒng)、浮地。單點(diǎn)信號(hào)地系統(tǒng)電路1電路2電路3Z Z2 2Z Z3 3Z Z1 1I2+I3I1I2I3I1+I2+I3電路1電路2電路3Z Z2 2Z Z3 3Z Z1 1I1I2I3EMC

17、 知識(shí)多點(diǎn)地網(wǎng)和地平面信號(hào)系統(tǒng)多用于高頻（10MHz)電路。ICICICICICICICICICICICICICICICIC電源輸入電容EMC 知識(shí)比較大型設(shè)備機(jī)殼接地示意圖面板面板機(jī)箱1機(jī)箱2主電源地電氣地機(jī)箱地集中控制組合裝置接地系統(tǒng)示意圖 在控制裝置與功率變換裝置中，專門設(shè)置了噪聲地線，一般為繼電器、接觸器、馬達(dá)專用，兩裝置之間的控制與反饋電路均采用屏蔽電纜連接，并與功率變換輸出電纜及電力電纜盡量遠(yuǎn)離，其屏蔽層屏蔽層正確接地，系統(tǒng)分布范圍通常以15m為限制為佳。信號(hào)地線噪聲地線埋地銅板機(jī)殼地線功率變換裝置控制裝置大型分散組合系統(tǒng)的接地系統(tǒng)此接法基于地平面及地柵網(wǎng)具有優(yōu)良接地性能地優(yōu)點(diǎn)；計(jì)

18、算機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)必須配置專用的計(jì)算機(jī)接地系統(tǒng)，禁止也與其他系統(tǒng)接地相連，并保持足夠遠(yuǎn)的距離；信號(hào)傳送必須經(jīng)過信號(hào)隔離與良好的屏蔽。信號(hào)地線埋地銅板噪聲地線埋地銅板信號(hào)地線控制裝置接地網(wǎng)埋地銅板接地干線機(jī)殼地線功率變換裝置噪聲地線機(jī)殼地線功率變換裝置控制裝置電氣隔離計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控室的接地系統(tǒng)交流進(jìn)線部分用EMI濾波器，將電網(wǎng)與系統(tǒng)的瞬態(tài)及高頻噪聲加以有效地隔離；供電柜的電源變壓器采用雙屏蔽，將變壓器的原副邊繞組之間的漏電容減少到幾個(gè)pf左右，保證電網(wǎng)任何瞬態(tài)噪聲均不會(huì)進(jìn)入計(jì)算機(jī)主控電源；監(jiān)控室的IN/OUT信號(hào)線，均采用屏蔽電纜，屏蔽層正確接地。屏 蔽屏 蔽 技 術(shù)屏蔽電場的條件：完善的屏蔽及屏

19、蔽體良好接地。磁 場 技 術(shù)1、采用高磁導(dǎo)率材料地屏蔽體進(jìn)行磁屏蔽2、采用反向磁場抵消的辦法，實(shí)現(xiàn)磁屏蔽磁 場 技 術(shù)I1IsIgAACI1IsBACRlA圖可以屏蔽高頻干擾源磁場，W Wc時(shí)，Is約I1。B圖可以用來屏蔽低頻磁場。W Wc 時(shí)，IsI1,隨著W的降低，越來越多的電流將從地阻抗分流，因而達(dá)不到目的。濾 波電源EMI濾波器與電源濾波器電源EMI濾波器：IN端通常與噪聲源相連，OUT端與電網(wǎng)相連，主要目的是防止由電力電子裝置產(chǎn)生的傳導(dǎo)行噪聲進(jìn)入電網(wǎng)；電源濾波器： IN端與電網(wǎng)相連，OUT端與電子設(shè)備直接相連，主要目的是防止電網(wǎng)輸電線中的各種高頻及瞬態(tài)噪聲，通過傳導(dǎo)耦合進(jìn)入電子裝置，對(duì)其進(jìn)行干擾。EMI濾波器EMI的基本電路右：方框圖下：原理圖2G2G1EMI濾波器1大地GC412L8L71C1212GC11121C3121L622C7121GL2L4C10122GC512C212C812221L3C912L11L5C612GC1122GEMI濾波器的電路結(jié)