印制電路板設(shè)計(jì)原則和抗干擾措施

1、印制電路板設(shè)計(jì)原則和抗干擾措施印制電路板(PCB是電子產(chǎn)品中電路元件和器件的支撐件.它提供電路元件和器件之間的電氣連接。隨著電于技術(shù)的飛速發(fā)展,PGB的密度越來(lái)越高。PCB設(shè)計(jì)的好壞對(duì)抗干擾能力影響很大.因此,在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí).必須遵守PCB設(shè)計(jì)的一般原則,并應(yīng)符合抗干擾設(shè)計(jì)的要求PCB設(shè)計(jì)的一般原則要使電子電路獲得最佳性能,元器件的布且及導(dǎo)線的布設(shè)是很重要的。為了設(shè)計(jì)質(zhì)量好、造價(jià)低的PCB.應(yīng)遵循以下一般原則:1. 布局首先,要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過(guò)大時(shí),印制線條長(zhǎng),阻抗增加,抗噪聲能力下降,成本也增加;過(guò)小,則散熱不好,且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后.再確定特殊元件的位

2、置。最后,根據(jù)電路的功能單元,對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局。在確定特殊元件的位置時(shí)要遵守以下原則:(1盡可能縮短高頻元器件之間的連線,設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近,輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。(2某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差,應(yīng)加大它們之間的距離,以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。(3重量超過(guò)15g的元器件、應(yīng)當(dāng)用支架加以固定,然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件,不宜裝在印制板上,而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上,且應(yīng)考慮散熱問(wèn)題。熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。(4對(duì)于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動(dòng)開(kāi)關(guān)

3、等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié),應(yīng)放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方;若是機(jī)外調(diào)節(jié),其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相適應(yīng)。(5應(yīng)留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。根據(jù)電路的功能單元.對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí),要符合以下原則:(1按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置,使布局便于信號(hào)流通,并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。(2以每個(gè)功能電路的核心元件為中心,圍繞它來(lái)進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上.盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。(4位于電路板邊緣的元器件,離電路板邊緣一般不小于2mm。電路板的最佳形狀為矩形。長(zhǎng)寬比為3:2成4:3。電路板面

4、尺寸大于200x150mm時(shí).應(yīng)考慮電路板所受的機(jī)械強(qiáng)度。2.布線布線的原則如下:(1輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線間地線,以免發(fā)生反饋藕合。導(dǎo)線寬度。當(dāng)然,只要允許,還是盡可能用寬線.尤其是電源線和地線。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對(duì)于集成電路,尤其是數(shù)字電路,只要工藝允許,可使間距小至58mm。(3印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形,而直角或夾角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能。此外,盡量避免使用大面積銅箔,否則.長(zhǎng)時(shí)間受熱時(shí),易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時(shí),最好用柵格狀.這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。3.焊盤焊盤中心

5、孔要比器件引線直徑稍大一些。焊盤太大易形成虛焊。焊盤外徑D一般不小于(d+1.2mm,其中d為引線孔徑。對(duì)高密度的數(shù)字電路,焊盤最小直徑可取(d+1.0mm。PCB及電路抗干擾措施印制電路板的抗干擾設(shè)計(jì)與具體電路有著密切的關(guān)系,這里僅就PCB抗干擾設(shè)計(jì)的幾項(xiàng)常用措施做一些說(shuō)明。1.電源線設(shè)計(jì)根據(jù)印制線路板電流的大小,盡量加租電源線寬度,減少環(huán)路電阻。同時(shí)、使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致,這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。2.地線設(shè)計(jì)地線設(shè)計(jì)的原則是:(1數(shù)字地與模擬地分開(kāi)。若線路板上既有邏輯電路又有線性電路,應(yīng)使它們盡量分開(kāi)。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地,實(shí)際布線有困難時(shí)可部分串聯(lián)后再

6、并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地,地線應(yīng)短而租,高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。(2接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線用很紉的線條,則接地電位隨電流的變化而變化,使抗噪性能降低。因此應(yīng)將接地線加粗,使它能通過(guò)三倍于印制板上的允許電流。如有可能,接地線應(yīng)在23mm以上。(3接地線構(gòu)成閉環(huán)路。只由數(shù)字電路組成的印制板,其接地電路布成團(tuán)環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。3.退藕電容配置PCB設(shè)計(jì)的常規(guī)做法之一是在印制板的各個(gè)關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐伺弘娙?。退藕電容的一般配置原則是:(1電源輸入端跨接10 100uf的電解電容器。如有可能,接100uF以上的更好。(2原則上每個(gè)集成電路芯片都應(yīng)布置一個(gè)0.01pF

7、的瓷片電容,如遇印制板空隙不夠,可每48個(gè)芯片布置一個(gè)1 10pF的但電容。(3對(duì)于抗噪能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件,如 RAM、ROM存儲(chǔ)器件,應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容。(4電容引線不能太長(zhǎng),尤其是高頻旁路電容不能有引線。此外,還應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時(shí).操作它們時(shí)均會(huì)產(chǎn)生較大火花放電,必須采用附圖所示的 RC 電路來(lái)吸收放電電流。一般 R 取 1 2K,C取2.2 47UF。(2CMOS的輸入阻抗很高,且易受感應(yīng),因此在使用時(shí)對(duì)不用端要接地或接正電源。什么是零件封裝,它和零件有什么區(qū)別?(1零件封裝是指實(shí)際零件焊接到電路板時(shí)所指示的外

8、觀和焊點(diǎn)位置。(2零件封裝只是零件的外觀和焊點(diǎn)位置,純粹的零件封裝僅僅是空間的概念,因此不同的零件可以共用同一個(gè)零件封裝;另一方面,同種零件也可以有不同的封裝,如RES2代表電阻,它的封裝形式有AXAIL0.4 、AXAIL0.3 、AXAIL0.6等等,所以在取用焊接零件時(shí),不僅要知道零件名稱還要知道零件的封裝。(3 零件的封裝可以在設(shè)計(jì)電路圖時(shí)指定,也可以在引進(jìn)網(wǎng)絡(luò)表時(shí)指定。設(shè)計(jì)電路圖時(shí),可以在零件屬性對(duì)話框中的Footprint設(shè)置項(xiàng)內(nèi)指定,也可以在引進(jìn)網(wǎng)絡(luò)表時(shí)也可以指定零件封裝。導(dǎo)線、飛線和網(wǎng)絡(luò)有什么區(qū)別?導(dǎo)線也稱銅膜走線,簡(jiǎn)稱導(dǎo)線,用于連接各個(gè)焊點(diǎn),是印刷電路板最重要的部分,印刷電路

9、板設(shè)計(jì)都是圍繞如何布置導(dǎo)線來(lái)進(jìn)行的。與導(dǎo)線有關(guān)的另外一種線,常稱之為飛線也稱預(yù)拉線。飛線是在引入網(wǎng)絡(luò)表后,系統(tǒng)根據(jù)規(guī)則生成的,用來(lái)指引布線的一種連線。飛線與導(dǎo)線是有本質(zhì)的區(qū)別的。飛線只是一種形式上的連線,它只是形式上表示出各個(gè)焊點(diǎn)間的連接關(guān)系,沒(méi)有電氣的連接意義。導(dǎo)線則是根據(jù)飛線指示的焊點(diǎn)間連接關(guān)系布置的,具有電氣連接意義的連接線路。網(wǎng)絡(luò)和導(dǎo)線是有所不同的,網(wǎng)絡(luò)上還包括焊點(diǎn),因此在提到網(wǎng)絡(luò)時(shí)不僅指導(dǎo)線而且還包括和導(dǎo)線相連的焊點(diǎn)。內(nèi)層和中間層有什么區(qū)別?中間層和內(nèi)層是兩個(gè)容易混淆的概念。中間層是指用于布線的中間板層,該層中布的是導(dǎo)線;內(nèi)層是指電源層或地線層,該層一般情況下不布線,它是由整片銅膜構(gòu)

10、成。什么是內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)表和外部網(wǎng)絡(luò)表,兩者有什么區(qū)別?網(wǎng)絡(luò)表有外部網(wǎng)絡(luò)表和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)表之分。外部網(wǎng)絡(luò)表指引入的網(wǎng)絡(luò)表,即Sch或者其他原理圖設(shè)計(jì)軟件生成的原理圖網(wǎng)絡(luò)表;內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)表是根據(jù)引入的外部網(wǎng)絡(luò)表,經(jīng)過(guò)修改后,被PCB系統(tǒng)內(nèi)部用于布線的網(wǎng)絡(luò)表。嚴(yán)格的來(lái)說(shuō),這兩種網(wǎng)絡(luò)表是完全不同的概念,但讀者可以不必嚴(yán)格區(qū)分。網(wǎng)絡(luò)表管理器有什么作用?答:第一,引入網(wǎng)絡(luò)表,這種網(wǎng)絡(luò)表的引入過(guò)程實(shí)際上是將原理圖設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)加載到印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)PCB的過(guò)程。PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的所有變化,都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)宏(Netlist Macro來(lái)完成,系統(tǒng)通過(guò)比較、分析網(wǎng)絡(luò)表文件和PCB系統(tǒng)的內(nèi)部數(shù)據(jù),自動(dòng)產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)宏。第二,可以

11、利用網(wǎng)絡(luò)表管理器直接在PCB系統(tǒng)中編輯電路板各個(gè)組件間的連接關(guān)系,形成網(wǎng)絡(luò)表。什么是類,引入類的概念有什么好處?所謂類就是指具有相同意義的單元組成的集合。PCB中類定義是對(duì)用戶開(kāi)放的,用戶可以自己定義類的意義及類的組成。 PCB中引入類主要有兩個(gè)作用:(1 便于布線 F在電路板布線過(guò)程中,有些網(wǎng)絡(luò)需要作特殊的處理,如一些重要的數(shù)據(jù)線為了避免電路板上其他組件的干擾,在布線時(shí)往往需要加大這些數(shù)據(jù)線和和其他組件間的安全間距?？梢詫⑦@些數(shù)據(jù)線歸成一個(gè)類,在設(shè)置自動(dòng)布線安全間距規(guī)則時(shí)可以將這個(gè)類添加到規(guī)則中,并且適當(dāng)加大安全間距,那么自動(dòng)布線時(shí),這個(gè)類中的所有數(shù)據(jù)線的安全間距都被加大;在電路板布線過(guò)程中,電源和接地線往往需要加粗,以確保連接的可靠性,可以將電源和接地線歸為一類,在設(shè)置自動(dòng)布線導(dǎo)線寬度(Width Constraint規(guī)則時(shí),可以將這個(gè)類添加到規(guī)則中,并且適當(dāng)加大導(dǎo)線寬度,那么自動(dòng)布線時(shí),這個(gè)類中的電源和接地線都會(huì)變寬。(2 便于管理電路板組件 F對(duì)于一個(gè)大型的電路板,它上面有很多零件封裝,還有成千上萬(wàn)條網(wǎng)絡(luò),很雜亂,利用類可以很方便的管理電路板。例如將電路板中的所有輸入網(wǎng)絡(luò)歸類,在尋找某個(gè)輸入網(wǎng)絡(luò)時(shí),只需在這個(gè)輸入網(wǎng)絡(luò)類里查找即可;也可以將電路板中的所有限壓電阻歸類,在尋找某個(gè)限壓電阻時(shí),只需在這個(gè)限壓電阻類里查找即可。如何將外加焊點(diǎn)加入到網(wǎng)絡(luò)中