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文檔簡介
PCB及其設計技巧目錄第一章:PCB
概述第二章:PCB
設計流程及PCBLayout
設計第三章:PCBLayout
技巧第四章:EMC
基本知識第一章:PCB
概述第一章:PCB
概述三、PCB的材料分類1、剛性:
(1)、酚醛紙質(zhì)層壓板(2)、環(huán)氧紙質(zhì)層壓板(3)、聚酯玻璃氈層壓板(4)、環(huán)氧玻璃布層壓板
2、撓性
(1)、聚酯薄膜(2)、聚酰亞胺薄膜(3)、氟化乙丙烯薄膜
基板種類
組
成
及
用
途
FR-3
紙基,環(huán)氧樹脂,難燃
G-10
玻璃布,環(huán)氧樹脂,一般用途
FR-4
玻璃布,環(huán)氧樹脂,難燃
G-11
玻璃布,環(huán)氧樹脂,高溫用途
FR-5
玻璃布,環(huán)氧樹脂,高溫并難燃
FR-6
玻璃席,聚脂類,難燃
CEM-1
兩外層是玻璃布,中間是木漿紙纖維,環(huán)氧樹脂,難燃
CEM-3
兩外層是玻璃布,中間是玻璃短纖所組成的席,環(huán)氧樹脂,難燃
第一章:PCB
概述四、PCB基板材料種類及用途:五、PCB板的種類:
A、單面板(單面、雙面絲印)B、雙面板(單面、雙面絲?。〤、四層板(兩層走線、電源、GND)D、六層板(四層走線、電源、GND)E、八層及以上多層板(n-2層走線、電源、GND)F、雕刻板第一章:PCB
概述第二章:PCB
設計流程及PCBLayout設計第二章:PCB
設計流程及PCBLayout設計一、設計準備:對原理圖進行分析和DRC檢查;建立標準元件庫;建立特殊元器件;印制板設計文件的建立;轉(zhuǎn)網(wǎng)表。二、網(wǎng)表輸入:將轉(zhuǎn)換好的網(wǎng)表進行輸入。三、規(guī)則設置:按照成品規(guī)格書的要求,將線寬、線距、層定義、過孔、全局參數(shù)等相關參數(shù)設置好。四、手工布局:根據(jù)印制板安裝結構尺寸要求畫出邊框,參照原理圖,結合機構進行布局,檢查布局。五、手工布線:參照原理圖進行預布線,檢查布線是否符合電路模塊要求;修改布線,并符合相應要求。(自動布線:根據(jù)原理圖和已設置好的規(guī)則,進行自動布線。要求原理圖無差錯、規(guī)則設置無誤方可進行。)六、檢查完善:
PCB制作初步完成,“鋪銅”與“補銅”,進行連線、連通性、間距、“孤島”、文字標識檢查,并對其進行修改,使其符合要求。七、CAM輸出:檢查無誤后,生成底片,到此PCB板制作完成。圖例:第二章:PCB
設計流程及PCBLayout設計
一、設計準備:對原理圖進行分析和DRC檢查;建立標準元件庫;建立特殊元器件;印制板設計文件的建立;轉(zhuǎn)網(wǎng)表。圖例:第二章:PCB
設計流程及PCBLayout設計CON2A_1PPWMVDD_5VQ4213PAD5_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_5P圖例:第二章:PCB
設計流程及PCBLayout設計LED212C11VDD_5VPWM輸入反饋電路R103200熱敏電阻/LEDR1049kQ10817C1234D11L03XTM4TM3A11LED112+E31uF50VB11L04XLED412VDD_12VTM1Q11KA431123VR21K132R103200R1062kLED312TM2TEMP11R1261k原理圖規(guī)范分析及DRC檢驗:
1、原理圖使用模塊化方式繪制,這樣利于讀原理圖,又利于模塊化布局。2、原理圖大部分的PCB封裝要確認下來,個別器件沒有封裝,作個標志,利于我們建庫、添加封裝。3、原理圖的DRC檢驗(見右圖)。第二章:PCB
設計流程及PCBLayout設計
1、布局前的準備:a、畫出邊框;b、定位孔和對接孔進行位置確認;c、板內(nèi)元件局部的高度控制;d、重要網(wǎng)絡的標志。第二章:PCB
設計流程及PCBLayout設計四、手工布局:根據(jù)印制板安裝結構尺寸要求畫出邊框,參照原理圖,結合機構進行布局,檢查布局。
2、PCB布局的順序:a、固定元件;b、有條件限制的元件;c、關鍵元件;d、面積比較大元件;e、零散元件。3、參照原理圖,結合機構,進行布局。4、布局檢查:A、檢查元件在二維、三維空間上是否有沖突。B、元件布局是否疏密有序,排列整齊。C、元件是否便于更換,插件是否方便。D、熱敏元件與發(fā)熱元件是否有距離。E、信號流程是否流暢且互連最短。F、插頭、插座等機械設計是否矛盾。G、元件焊盤是否足夠大。第二章:PCB
設計流程及PCBLayout設計五、手工布線:參照原理圖進行預布線,檢查布線是否符合電路模塊要求;修改布線,并符合相應要求。第二章:PCB
設計流程及PCBLayout設計1、走線規(guī)律:A、走線方式:盡量走短線,特別是小信號。B、走線形狀:同一層走線改變方向時,應走斜線。C、電源線與地線的設計:40-100mil,高頻線用地線屏蔽。D、多層板走線方向:相互垂直,層間耦合面積最??;禁止平行走線。E、焊盤設計的控制2、布線:首先,進行預連線,看一下項目的可連通性怎樣,并根據(jù)原理圖及實際情況進行器件調(diào)整,使其更加有利于走線。附:自動布線:根據(jù)原理圖和已設置好的規(guī)則,進行自動布線。要求原理圖無差錯、規(guī)則設置無誤方可進行。一般只要原理圖和規(guī)則設置好后,自動布線一旦成功,基本上設計的電氣方面不會有太大的問題,但有些地方的布線位置及走線方向可能還需要進行手工調(diào)整。第二章:PCB
設計流程及PCBLayout設計六、檢查完善:
PCB制作初步完成,“鋪銅”與“補銅”,進行連線、連通性、間距、“孤島”、文字標識檢查,并對其進行修改,使其符合要求。第二章:PCB
設計流程及PCBLayout設計檢查線路,進行鋪銅和補銅處理,重新排列元件標識;通過檢查窗口,對項目進行間距、連通性檢查。PCB檢查:
1、檢查線路設計是否與原理圖設計思想一致。2、檢查定位孔與PCB的大小,以及固定鍵安裝位置是否與機構相吻合。3、結合EMC知識,看PCB是否有不符合EMC常規(guī)的線路。4、檢查PCB封裝是否與實物相對應。
第二章:PCB
設計流程及PCBLayout設計雙列插裝元件第三章:PCBLayout
設計技巧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;如果地平面被信號走線隔斷,為降低對地電流回路的干擾,應使信號走線與地平面垂直;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)字開關引起的di/dt效應。第三章:PCBLayout設計技巧1、為確保正確實現(xiàn)電路,應遵循的設計準則:分隔開的地平面有時比連續(xù)的地平面有效如果使用走線,應將其盡量加粗應避免地環(huán)路如果不能采用地平面,應采用星形連接策略數(shù)字電流不應流經(jīng)模擬器件高速電流不應流經(jīng)低速器件第三章:PCBLayout設計技巧2、無地平面時的電流回路設計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4、布局規(guī)劃第三章:PCBLayout設計技巧模擬電路放置在線路的末端5、印制導線寬度與容許電流:第三章:PCBLayout設計技巧6、高頻數(shù)字電路PCB布線規(guī)則:高頻數(shù)字信號線要用短線。主要信號線集中在pcb板中心。時鐘發(fā)生電路應在板的中心附近,時鐘扇出應采用菊鏈式和并聯(lián)布線。電源線應遠離高頻數(shù)字信號線,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的(多路設計)輸入與輸出之間的導線避免平行。
7、布線的注意事項:專用地線、電源線寬度應大于1mm。其走線應成“井”字型排列,以便是分部電流平衡。盡可能的縮短高頻器件之間的連線,設法減少它們之間地分布參數(shù)和相互間的信號干擾。某些元器件或?qū)Ь€可能有較高的電位差,應加大它們的間距,避免放電引起意外短路。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,有助于增強抗干擾能力。當頻率高于100k時,趨附效應就十分嚴重,高頻電阻增大。第三章:PCBLayout設計技巧第四章:EMC基本知識一、電磁兼容(ElectromagneticCompatibility--EMC)
是指設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中正常工作且不對該環(huán)境中的任何事物構成不能承受的電磁干擾的能力。兩個含義:1、“污染”,2、防御。
電磁噪聲耦合途徑第四章:EMC基本知識電磁噪聲傳播途徑干擾第四章:EMC基本知識Ic共Ic共Ic共V共V共共模干擾I差I差V差差模干擾二、系統(tǒng)接地接地按主要功能劃分:安全地 信號地機殼地 屏蔽地1、安全接地子系統(tǒng):A、防止設備漏電的安全接地(見右圖);B、防止雷擊的安全接地:使用高建筑物避雷針技術。防雷保護面積:9πh2(h:避雷針離地面的高度)第四章:EMC基本知識2、信號地子系統(tǒng):信號地系統(tǒng)的幾種形式:單點接地系統(tǒng)、多點地網(wǎng)或地平面接地系統(tǒng)、復合接地系統(tǒng)、浮地。(1)、單點接地系統(tǒng):第四章:EMC基本知識(2)、多點地網(wǎng)或地平面接地系統(tǒng):多用于高頻(>10MHz)電路。3、機殼接地子系統(tǒng):第四章:EMC基本知識比較大型設備機殼接地4、集中控制組合裝置接地系統(tǒng)在控制裝置與功率變換裝置中,專門設置了噪聲地線,一般為繼電器、接觸器、馬達專用,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。第四章:EMC基本知識5、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;計算機集中監(jiān)控系統(tǒng)必須配置專用的計算機接地系統(tǒng),禁止也與其他系統(tǒng)接地相連,并保持足夠遠的距離;信號傳送必須經(jīng)過信號隔離與良好的屏蔽。第四章:EMC基本知識6、計算機集中監(jiān)控室的接地系統(tǒng)交流進線部分用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pf左右,保證電網(wǎng)任何瞬態(tài)噪聲均不會進入計算機主控電源;監(jiān)控室的IN/OUT信號線,均采用屏蔽電纜,屏蔽層正確接地。第四章:EMC基本知識三、屏蔽1、屏蔽技術屏蔽電場的條件:完善的屏蔽及屏蔽體良好接地。2、磁場技術(1)、采用高磁導率材料地屏蔽體進行磁屏蔽(2)、采用反向磁場抵消的辦法,實現(xiàn)磁屏蔽第四章:EMC基本知識A圖可以屏蔽高頻干擾源磁場,W》Wc時,Is約=I1。B圖可以用來屏蔽低頻磁場。W<Wc時,Is<I1,隨著W的降低,越來越多的電流將從地阻抗分流,因而達不到目的。四、濾波1、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)生的傳導行噪聲進入電網(wǎng);電源濾波器:IN端與電網(wǎng)相連,OUT端與電子設備直接相連,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,通過傳導耦合進入電子裝置,對其進行干擾。2、EMI濾波器(1)EMI的基本電路第四章:EMC基本知識方框圖原理圖(2)EMI濾波器的電路結構第四章:EMC基本知識A:低的源和負載阻抗B:高的源和負載阻抗C:低的源阻抗和高的負載阻抗D:高的源阻抗和低的負載阻抗(3)電源EMI濾波器允許的最大串聯(lián)電感:Lmax=△Umax/2πfmIm△Umax:允許電感器上的電壓降;
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