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    一个布线工程师谈PCB设计的经验
    2015年09月21日 点击: 编辑: 韬财佳
    一般PCB基本设计流程如下:前期准备->PCB结构设计->PCB布局->布线->布线优化和丝印->网络和DRC检查和结构检查->制版<。

      第一:前期准备<<。这包括准备元件库和原理图?!肮び破涫?<,必先利其器”<<,要做出一块好的板子,除了要设计好原理之外<<,还要画得好。在进行PCB设计之前<,首先要准备好原理图SCH的元件库和PCB的元件库<<。元件库可以用peotel 自带的库<,但一般情况下很难找到合适的<<<,最好是自己根据所选器件的标准尺寸资料自己做元件库<。原则上先做PCB的元件库<,再做SCH的元件库<。PCB的元件库要求较高<,它直接影响板子的安装;SCH的元件库要求相对比较松,只要注意定义好管脚属性和与PCB元件的对应关系就行<。PS:注意标准库中的隐藏管脚<。之后就是原理图的设计<,做好后就准备开始做PCB设计了。

      第二:PCB结构设计。这一步根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位<,在PCB 设计环境下绘制PCB板面<,并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关<、螺丝孔、装配孔等等。并充分考虑和确定布线区域和非布线区域(如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域)。
      第三:PCB布局。布局说白了就是在板子上放器件。这时如果前面讲到的准备工作都做好的话<,就可以在原理图上生成网络表(Design-> Create Netlist)<,之后在PCB图上导入网络表(Design->Load Nets)<<。就看见器件哗啦啦的全堆上去了,各管脚之间还有飞线提示连接<。然后就可以对器件布局了。一般布局按如下原则进行:
      ?、伲?按电气性能合理分区<<<,一般分为:数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)、模拟电路区(怕干扰)、功率驱动区(干扰源);
      ?<、冢?完成同一功能的电路<<,应尽量靠近放置<<,并调整各元器件以保证连线最为简洁<;同时<,调整各功能块间的相对位置使功能块间的连线最简洁;
      ?、郏?对于质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度<;发热元件应与温度敏感元件分开放置<,必要时还应考虑热对流措施<;
      ?<<、埽?I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边<、靠近引出接插件<<;
      ?、荩?时钟产生器(如:晶振或钟振)要尽量靠近用到该时钟的器件<;
      ?、蓿?在每个集成电路的电源输入脚和地之间<,需加一个去耦电容(一般采用高频性能好的独石电容)<;电路板空间较密时,也可在几个集成电路周围加一个钽电容。
      ?、撸?继电器线圈处要加放电二极管(1N4148即可)<;
      ?<、啵?布局要求要均衡<<<,疏密有序,不能头重脚轻或一头沉
       ——需要特别注意<<,在放置元器件时,一定要考虑元器件的实际尺寸大?。ㄋ济婊透叨龋?、元器件之间的相对位置,以保证电路板的电气性能和生产安装的可行性和便利性同时,应该在保证上面原则能够体现的前提下,适当修改器件的摆放<,使之整齐美观,如同样的器件要摆放整齐<<、方向一致<<,不能摆得“错落有致” <。
    这个步骤关系到板子整体形象和下一步布线的难易程度,所以一点要花大力气去考虑<。布局时,对不太肯定的地方可以先作初步布线<<,充分考虑<。

      第四:布线。布线是整个PCB设计中最重要的工序<<。这将直接影响着PCB板的性能好坏<。在PCB的设计过程中,布线一般有这么三种境界的划分:首先是布通<,这时PCB设计时的最基本的要求<。如果线路都没布通<,搞得到处是飞线,那将是一块不合格的板子<,可以说还没入门<。其次是电器性能的满足。这是衡量一块印刷电路板是否合格的标准<<。这是在布通之后<,认真调整布线<,使其能达到最佳的电器性能<。接着是美观。假如你的布线布通了<,也没有什么影响电器性能的地方,但是一眼看过去杂乱无章的,加上五彩缤纷、花花绿绿的,那就算你的电器性能怎么好<,在别人眼里还是垃圾一块<。这样给测试和维修带来极大的不便<。布线要整齐划一,不能纵横交错毫无章法<<。这些都要在保证电器性能和满足其他个别要求的情况下实现,否则就是舍本逐末了<。布线时主要按以下原则进行:
      ?<<、伲话闱榭鱿?,首先应对电源线和地线进行布线<<,以保证电路板的电气性能<<。在条件允许的范围内<,尽量加宽电源<<、地线宽度,最好是地线比电源线宽<,它们的关系是:地线>电源线>信号线,通常信号线宽为:0.2~0.3mm,最细宽度可达0.05~0.07mm,电源线一般为1.2~2.5mm。对数字电路的 PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地则不能这样使用)
      ?、冢?预先对要求比较严格的线(如高频线)进行布线<,输入端与输出端的边线应避免相邻平行<<,以免产生反射干扰<。必要时应加地线隔离<,两相邻层的布线要互相垂直<<,平行容易产生寄生耦合。
      ?、郏?振荡器外壳接地,时钟线要尽量短<,且不能引得到处都是<<。时钟振荡电路下面<、特殊高速逻辑电路部分要加大地的面积,而不应该走其它信号线<<,以使周围电场趋近于零<;
      ?<、埽?尽可能采用45o的折线布线<,不可使用90o折线<,以减小高频信号的辐射<<<;(要求高的线还要用双弧线)
      ?、荩?任何信号线都不要形成环路<,如不可避免<,环路应尽量??<;信号线的过孔要尽量少<;
      ?<、蓿?关键的线尽量短而粗<,并在两边加上?<;さ?。
      ?、撸?通过扁平电缆传送敏感信号和噪声场带信号时,要用“地线-信号-地线”的方式引出。
      ?<、啵?关键信号应预留测试点,以方便生产和维修检测用
      ?、幔硗疾枷咄瓿珊?,应对布线进行优化<;同时<,经初步网络检查和DRC检查无误后<<<,对未布线区域进行地线填充<,用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用<?<;蚴亲龀啥嗖惆?,电源<,地线各占用一层<。

       ——PCB布线工艺要求
      ?、伲?线
    一般情况下<,信号线宽为0.3mm(12mil),电源线宽为0.77mm(30mil)或1.27mm(50mil);线与线之间和线与焊盘之间的距离大于等于0.33mm(13mil),实际应用中<,条件允许时应考虑加大距离<;
    布线密度较高时<<,可考虑(但不建议)采用IC脚间走两根线,线的宽度为0.254mm(10mil),线间距不小于0.254mm(10mil)<。特殊情况下<<<,当器件管脚较密<<,宽度较窄时,可按适当减小线宽和线间距<<。

      ?<、冢?焊盘(PAD)
    焊盘(PAD)与过渡孔(VIA)的基本要求是:盘的直径比孔的直径要大于0.6mm<;例如,通用插脚式电阻、电容和集成电路等<<<,采用盘/孔尺寸 1.6mm/0.8mm(63mil/32mil)<,插座、插针和二极管1N4007等<,采用1.8mm/1.0mm(71mil/39mil)。实际应用中,应根据实际元件的尺寸来定<,有条件时<,可适当加大焊盘尺寸<<;
    PCB板上设计的元件安装孔径应比元件管脚的实际尺寸大0.2~0.4mm左右<。

      ?、郏?过孔(VIA)
    一般为1.27mm/0.7mm(50mil/28mil)<<;
    当布线密度较高时,过孔尺寸可适当减小,但不宜过小<<,可考虑采用1.0mm/0.6mm(40mil/24mil)。

      ?<、埽?焊盘、线、过孔的间距要求
    PAD and VIA?<。?≥ 0.3mm(12mil)
    PAD and PAD?。?≥ 0.3mm(12mil)
    PAD and TRACK?。?≥ 0.3mm(12mil)
    TRACK and TRACK?<<。?≥ 0.3mm(12mil)
    密度较高时:
    PAD and VIA?。?≥ 0.254mm(10mil)
    PAD and PAD?。?≥ 0.254mm(10mil)
    PAD and TRACK?。?≥ 0.254mm(10mil)
    TRACK and TRACK?<。?≥ 0.254mm(10mil)
       
      第五:布线优化和丝印?!懊挥凶詈玫?<,只有更好的”<<<!不管你怎么挖空心思的去设计,等你画完之后<,再去看一看,还是会觉得很多地方可以修改的<<。一般设计的经验是:优化布线的时间是初次布线的时间的两倍<<。感觉没什么地方需要修改之后<,就可以铺铜了(Place->polygon Plane)。铺铜一般铺地线(注意模拟地和数字地的分离)<,多层板时还可能需要铺电源<。时对于丝印<,要注意不能被器件挡住或被过孔和焊盘去掉<。同时<<,设计时正视元件面<,底层的字应做镜像处理<,以免混淆层面<<<<。

      第六:网络和DRC检查和结构检查<。首先,在确定电路原理图设计无误的前提下,将所生成的PCB网络文件与原理图网络文件进行物理连接关系的网络检查(NETCHECK),并根据输出文件结果及时对设计进行修正<,以保证布线连接关系的正确性<;
    网络检查正确通过后<,对PCB设计进行DRC检查<<,并根据输出文件结果及时对设计进行修正<,以保证PCB布线的电气性能。最后需进一步对PCB的机械安装结构进行检查和确认。

      第七:制版。在此之前<,最好还要有一个审核的过程<。
    PCB设计是一个考心思的工作,谁的心思密,经验高<<,设计出来的板子就好<。所以设计时要极其细心<,充分考虑各方面的因数(比如说便于维修和检查这一项很多人就不去考虑)<,精益求精,就一定能设计出一个好板子。
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