PCB設(shè)計(jì)技巧32390課件

PCB及其設(shè)計(jì)技巧目錄第一章：PCB

概述第二章：PCB

設(shè)計(jì)流程及PCBLayout

設(shè)計(jì)第三章：PCBLayout

技巧第四章：EMC

基本知識(shí)第一章：PCB

概述第一章：PCB

概述三、PCB的材料分類(lèi)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(lèi)

組

成

及

用

途

FR-3

紙基，環(huán)氧樹(shù)脂，難燃

G-10

玻璃布，環(huán)氧樹(shù)脂，一般用途

FR-4

玻璃布，環(huán)氧樹(shù)脂，難燃

G-11

玻璃布，環(huán)氧樹(shù)脂，高溫用途

FR-5

玻璃布，環(huán)氧樹(shù)脂，高溫并難燃

FR-6

玻璃席，聚脂類(lèi)，難燃

CEM-1

兩外層是玻璃布，中間是木漿紙纖維，環(huán)氧樹(shù)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(shù)脂，難燃

第一章：PCB

概述四、PCB基板材料種類(lèi)及用途：五、PCB板的種類(lèi)：

A、單面板（單面、雙面絲?。〣、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(shè)計(jì)流程及PCBLayout設(shè)計(jì)第二章：PCB

設(shè)計(jì)流程及PCBLayout設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備：對(duì)原理圖進(jìn)行分析和DRC檢查；建立標(biāo)準(zhǔn)元件庫(kù)；建立特殊元器件；印制板設(shè)計(jì)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(jìn)行輸入。三、規(guī)則設(shè)置：按照成品規(guī)格書(shū)的要求，將線寬、線距、層定義、過(guò)孔、全局參數(shù)等相關(guān)參數(shù)設(shè)置好。四、手工布局：根據(jù)印制板安裝結(jié)構(gòu)尺寸要求畫(huà)出邊框，參照原理圖，結(jié)合機(jī)構(gòu)進(jìn)行布局，檢查布局。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。（自動(dòng)布線：根據(jù)原理圖和已設(shè)置好的規(guī)則，進(jìn)行自動(dòng)布線。要求原理圖無(wú)差錯(cuò)、規(guī)則設(shè)置無(wú)誤方可進(jìn)行。）六、檢查完善：

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。七、CAM輸出：檢查無(wú)誤后，生成底片，到此PCB板制作完成。圖例：第二章：PCB

設(shè)計(jì)流程及PCBLayout設(shè)計(jì)

一、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備：對(duì)原理圖進(jìn)行分析和DRC檢查；建立標(biāo)準(zhǔn)元件庫(kù)；建立特殊元器件；印制板設(shè)計(jì)文件的建立；轉(zhuǎn)網(wǎng)表。圖例：第二章：PCB

設(shè)計(jì)流程及PCBLayout設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)流程及PCBLayout設(shè)計(jì)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(yàn)：

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(rèn)下來(lái)，個(gè)別器件沒(méi)有封裝，作個(gè)標(biāo)志，利于我們建庫(kù)、添加封裝。3、原理圖的DRC檢驗(yàn)（見(jiàn)右圖）。第二章：PCB

設(shè)計(jì)流程及PCBLayout設(shè)計(jì)

1、布局前的準(zhǔn)備：a、畫(huà)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)志。第二章：PCB

設(shè)計(jì)流程及PCBLayout設(shè)計(jì)四、手工布局：根據(jù)印制板安裝結(jié)構(gòu)尺寸要求畫(huà)出邊框，參照原理圖，結(jié)合機(jī)構(gòu)進(jìn)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(guān)鍵元件；d、面積比較大元件；e、零散元件。3、參照原理圖，結(jié)合機(jī)構(gòu)，進(jìn)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(hào)流程是否流暢且互連最短。F、插頭、插座等機(jī)械設(shè)計(jì)是否矛盾。G、元件焊盤(pán)是否足夠大。第二章：PCB

設(shè)計(jì)流程及PCBLayout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。第二章：PCB

設(shè)計(jì)流程及PCBLayout設(shè)計(jì)1、走線規(guī)律：A、走線方式:盡量走短線，特別是小信號(hào)。B、走線形狀:同一層走線改變方向時(shí)，應(yīng)走斜線。C、電源線與地線的設(shè)計(jì):40－100mil，高頻線用地線屏蔽。D、多層板走線方向:相互垂直，層間耦合面積最小；禁止平行走線。E、焊盤(pán)設(shè)計(jì)的控制2、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。附：自動(dòng)布線：根據(jù)原理圖和已設(shè)置好的規(guī)則，進(jìn)行自動(dòng)布線。要求原理圖無(wú)差錯(cuò)、規(guī)則設(shè)置無(wú)誤方可進(jìn)行。一般只要原理圖和規(guī)則設(shè)置好后，自動(dòng)布線一旦成功，基本上設(shè)計(jì)的電氣方面不會(huì)有太大的問(wèn)題，但有些地方的布線位置及走線方向可能還需要進(jìn)行手工調(diào)整。第二章：PCB

設(shè)計(jì)流程及PCBLayout設(shè)計(jì)六、檢查完善：

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。第二章：PCB

設(shè)計(jì)流程及PCBLayout設(shè)計(jì)檢查線路，進(jìn)行鋪銅和補(bǔ)銅處理，重新排列元件標(biāo)識(shí)；通過(guò)檢查窗口，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行間距、連通性檢查。PCB檢查：

1、檢查線路設(shè)計(jì)是否與原理圖設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)相吻合。3、結(jié)合EMC知識(shí)，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(shí)物相對(duì)應(yīng)。

第二章：PCB

設(shè)計(jì)流程及PCBLayout設(shè)計(jì)雙列插裝元件第三章：PCBLayout

設(shè)計(jì)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(kāi)；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(kāi)關(guān)引起的di/dt效應(yīng)。第三章：PCBLayout設(shè)計(jì)技巧1、為確保正確實(shí)現(xiàn)電路，應(yīng)遵循的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：分隔開(kāi)的地平面有時(shí)比連續(xù)的地平面有效如果使用走線，應(yīng)將其盡量加粗應(yīng)避免地環(huán)路如果不能采用地平面，應(yīng)采用星形連接策略數(shù)字電流不應(yīng)流經(jīng)模擬器件高速電流不應(yīng)流經(jīng)低速器件第三章：PCBLayout設(shè)計(jì)技巧2、無(wú)地平面時(shí)的電流回路設(shè)計(jì)如果不能采用地平面，可以采用“星形”布線策略來(lái)處理電流回路4、布局規(guī)劃第三章：PCBLayout設(shè)計(jì)技巧模擬電路放置在線路的末端5、印制導(dǎo)線寬度與容許電流：第三章：PCBLayout設(shè)計(jì)技巧6、高頻數(shù)字電路PCB布線規(guī)則：高頻數(shù)字信號(hào)線要用短線。主要信號(hào)線集中在pcb板中心。時(shí)鐘發(fā)生電路應(yīng)在板的中心附近，時(shí)鐘扇出應(yīng)采用菊鏈?zhǔn)胶筒⒙?lián)布線。電源線應(yīng)遠(yuǎn)離高頻數(shù)字信號(hào)線，或用地線隔開(kāi)，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))輸入與輸出之間的導(dǎo)線避免平行。

7、布線的注意事項(xiàng)：專(zhuān)用地線、電源線寬度應(yīng)大于1mm。其走線應(yīng)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(shè)法減少它們之間地分布參數(shù)和相互間的信號(hào)干擾。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。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。當(dāng)頻率高于100k時(shí)，趨附效應(yīng)就十分嚴(yán)重，高頻電阻增大。第三章：PCBLayout設(shè)計(jì)技巧第四章：EMC基本知識(shí)一、電磁兼容（ElectromagneticCompatibility--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。

電磁噪聲耦合途徑第四章：EMC基本知識(shí)電磁噪聲傳播途徑干擾第四章：EMC基本知識(shí)Ic共Ic共Ic共V共V共共模干擾I差I(lǐng)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(hào)地機(jī)殼地 屏蔽地1、安全接地子系統(tǒng):A、防止設(shè)備漏電的安全接地（見(jiàn)右圖）；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：9πh2（h：避雷針離地面的高度）第四章：EMC基本知識(shí)2、信號(hào)地子系統(tǒng)：信號(hào)地系統(tǒng)的幾種形式：?jiǎn)吸c(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。（1）、單點(diǎn)接地系統(tǒng)：第四章：EMC基本知識(shí)（2）、多點(diǎn)地網(wǎng)或地平面接地系統(tǒng)：多用于高頻（>10MHz）電路。3、機(jī)殼接地子系統(tǒng)：第四章：EMC基本知識(shí)比較大型設(shè)備機(jī)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(zhuān)門(mén)設(shè)置了噪聲地線，一般為繼電器、接觸器、馬達(dá)專(zhuān)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。第四章：EMC基本知識(shí)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(diǎn)；計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)必須配置專(zhuān)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(guò)信號(hào)隔離與良好的屏蔽。第四章：EMC基本知識(shí)6、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。第四章：EMC基本知識(shí)三、屏蔽1、屏蔽技術(shù)屏蔽電場(chǎng)的條件：完善的屏蔽及屏蔽體良好接地。2、磁場(chǎng)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(chǎng)抵消的辦法，實(shí)現(xiàn)磁屏蔽第四章：EMC基本知識(shí)A圖可以屏蔽高頻干擾源磁場(chǎng)，W》Wc時(shí)，Is約＝I1。B圖可以用來(lái)屏蔽低頻磁場(chǎng)。W<Wc時(shí)，Is<I1,隨著W的降低，越來(lái)越多的電流將從地阻抗分流，因而達(dá)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(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(guò)傳導(dǎo)耦合進(jìn)入電子裝置，對(duì)其進(jìn)行干擾。2、EMI濾波器（1）EMI的基本電路第四章：EMC基本知識(shí)方框圖原理圖（2）EMI濾波器的電路結(jié)構(gòu)第四章：EMC基本知識(shí)A:低的源和負(fù)載阻抗B:高的源和負(fù)載阻抗C:低的源阻抗和高的負(fù)載阻抗D:高的源阻抗和低的負(fù)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；