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PCB设计中各种GND资料讲解

PCB设计中各种GND资料讲解
PCB设计中各种GND资料讲解

各种“地”——各种“GND”

GND,指的是电线接地端的简写。代表地线或0线。

电路图上和电路板上的GND(Ground)代表地线或0线.GND就是公共端的意思,也可以说是地,但这个地并不是真正意义上的地。是出于应用而假设的一个地,对于电源来说,它就是一个电源的负极。它与大地是不同的。有时候需要将它与大地连接,有时候也不需要,视具体情况而定。

设备的信号接地,可能是以设备中的一点或一块金属来作为信号的接地参考点,它为设备中的所有信号提供了一个公共参考电位。

有单点接地,多点接地,浮地和混合接地。

单点接地是指整个电路系统中只有一个物理点被定义为接地参考点,其他各个需要接地的点都直接接到这一点上。在低频电路中,布线和元件之间不会产生太大影响。通常频率小于1MHz的电路,采用一点接地。

多点接地是指电子设备中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上(即设备的金属底板)。在高频电路中,寄生电容和电感的影响较大。通常频率大于10MHz的电路,常采用多点接地。

浮地,即该电路的地与大地无导体连接。虚地:没有接地,却和地等电位的点。其优点是该电路不受大地电性能的影响。浮地可使功率地(强电地)和信号地(弱电地)之间的隔离电阻很大,所以能阻止共地阻抗电路性耦合产生的电磁干扰。

其缺点是该电路易受寄生电容的影响,而使该电路的地电位变动和增加了对模拟电路的感应干扰。

“地”是电子技术中一个很重要的概念。由于“地”的分类与作用有多种,容易混淆,故总结一下“地”的概念。

“接地”有设备内部的信号接地和设备接大地,两者概念不同,目的也不同。“地”的经典定义是“作为电路或系统基准的等电位点或平面”。

一:信号“地”又称参考“地”,就是零电位的参考点,也是构成电路信号回路的公共端。

(1) 直流地:直流电路“地”,零电位参考点。

(2) 交流地:交流电的零线。应与地线区别开。

(3) 功率地:大电流网络器件、功放器件的零电位参考点。

(4) 模拟地:放大器、采样保持器、A/D转换器和比较器的零电位参考点。

(5) 数字地:也叫逻辑地,是数字电路的零电位参考点。

(6) “热地”:开关电源无需使用工频变压器,其开关电路的“地”和市电电网有关,即所谓的“热地”,它是带电的。

(7) “冷地”:由于开关电源的高频变压器将输入、输出端隔离;又由于其反馈电路常用光电耦合器,既能传送反馈信号,又将双方的“地”隔离;所以输出端的地称之为“冷地”,它不带电。

信号接地

设备的信号接地,可能是以设备中的一点或一块金属来作为信号的接地参考点,它为设备中的所有信号提供了一个公共参考电位。

有单点接地,多点接地,浮地和混合接地。(这里主要介绍浮地)单点接地是指整个电路系统中只有一个物理点被定义为接地参考点,其他各个需要接地的点都直接接到这一点上。在低频电路中,布线和元件之间不会产生太大影响。

通常频率小于1MHz的电路,采用一点接地。多点接地是指电子设备中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上(即设备的金属底板)。在高频电路中,寄生电容和电感的影响较大。通常频率大于10MHz的电路,常采用

多点接地。浮地,即该电路的地与大地无导体连接。『虚地:没有接地,却和地等电位的点。』其优点是该电路不受大地电性能的影响。浮地可使功率地(强电地)和信号地(弱电地)之间的隔离电阻很大,所以能阻止共地阻抗电路性耦合产生的电磁干扰。其缺点是该电路易受寄生电容的影响,而使该电路的地电位变动和增加了对模拟电路的感应干扰。一个折衷方案是在浮地与公共地之间跨接一个阻值很大的泄放电阻,用以释放所积累的电荷。注意控制释放电阻的阻抗,太低的电阻会影响设备泄漏电流的合格性。

1:浮地技术的应用

a交流电源地与直流电源地分开

一般交流电源的零线是接地的。但由于存在接地电阻和其上流过的电流,导致电源的零线电位并非为大地的零电位。另外,交流电源的零线上往往存在很多干扰,如果交流电源地与直流电源地不分开,将对直流电源和后续的直流电路正常工作产生影响。因此,采用把交流电源地与直流电源地分开的浮地技术,可以隔离来自交流电源地线的干扰。

b 放大器的浮地技术

对于放大器而言,特别是微小输入信号和高增益的放大器,在输入端的任何微小的干扰信号都可能导致工作异常。因此,采用放大器的浮地技术,可以阻断干扰信号的进入,提高放大器的电磁兼容能力。

c 浮地技术的注意事项

1)尽量提高浮地系统的对地绝缘电阻,从而有利于降低进入浮地系统之中的共模干扰电流。

2)注意浮地系统对地存在的寄生电容,高频干扰信号通过寄生电容仍然可能耦合到浮地系统之中。

3)浮地技术必须与屏蔽、隔离等电磁兼容性技术相互结合应用,才能收到更好

的预期效果。

4)采用浮地技术时,应当注意静电和电压反击对设备和人身的危害。

2:混合接地

混合接地使接地系统在低频和高频时呈现不同的特性,这在宽带敏感电路中是必要的。电容对低频和直流有较高的阻抗,因此能够避免两模块之间的地环路形成。当将直流地和射频地分开时,将每个子系统的直流地通过10~100nF的电容器接到射频地上,这两种地应在一点有低阻抗连接起来,连接点应选在最高翻转速度(di/dt)信号存在的点。

二:设备接大地

在工程实践中,除认真考虑设备内部的信号接地外,通常还将设备的信号地,机壳与大地连在一起,以大地作为设备的接地参考点。设备接大地的目的是1)保护地,保护接地就是将设备正常运行时不带电的金属外壳(或构架)和接地装置之间作良好的电气连接。为了保护人员安全而设置的一种接线方式。保护“地”线一端接用电器外壳,另一端与大地作可靠连接。

2)防静电接地,泄放机箱上所积累的电荷,避免电荷积累使机箱电位升高,造成电路工作的不稳定。

3)屏蔽地,避免设备在外界电磁环境的作用下使设备对大地的电位发生变化,造成设备工作的不稳定。

此外还有防雷接地和音响中的音频专用地等等。

板载电源设计规范

热插拔

1、热拔插系统必须使用电源缓启动设计

热拔插系统在单板插入瞬间,单板上的电容开始充电。因为电容两端的电压不能突变,会导致整个系统的电压瞬间跌落。同时因为电源阻抗很低,充电电流会非常大,快速的充电会对系统中的电容产生冲击,易导致钽电容失效。如果系统中采用保险丝进行过流保护,瞬态电流有可能导致保险丝熔断,而选择大电流的保险丝会使得在系统电流异常时可能不熔

断,起不到保护作用。所以,在热拔插系统中电源必须采用缓启动设计,限制启动电流,避免瞬态电流过大对系统工作和器件可靠性产生影响。

LDO

1、在压差较大或者电流较大的降压电源设计中,建议采用开关电源,避免使用 LDO

采用线性电源(包括 LDO)可以得到较低的噪声,而且因为使用简单,成本低,所以在单板上应用较多。FPGA 内核电源、某些电路板上射频时钟部分的电源等都使用线性电源从更高电压的电源上调整得到。线性电源的基本原理如图所示。输出电压经过采样后和参考电源(由晶体管带隙参考源或者

齐纳二极管提供)进行减法运算,差值经过放大后控制推动管上的电压降

V dropout =V output -V input ,使得当 V input 变化或者负载电流变化导致

V output 变化时,通过 V dropout 的变化保证 V output 的稳定。

由图中可见,负载电流全部流过调整管,而输入电压和输出电压之间的差异全部都加在调整管上。调整管上耗散的功率为 V dropout *I。当电压差较大时,或者负载电流较大时,稳压器将承受较大的功率耗散。

LDO必须计算热耗并满足降额规范

另外,输入的电源提供的功率为 V input *I,即采用线性电源时电源功率的计算不能使用负载电压和电流的乘积计算,必须采用线性电源输入电压和负载电流的乘积计算采用线性电源时电源功率的计算不能使用负载电压和电流的乘积计算,必须采用线性电源输入电压和负载电流的乘积计算。必须经过计算和热仿真确保系统的正常工作。

例如采用 1 只 TO-263 封装的 LDO 将电压从 3.3V 降到 1.2V,负载电流为 1.5A,负载上耗散的功率为 1.8W。此时 LDO 上承担了 2.1V 压降,耗散的功率 3.15W,3.3V 电源提供的功率为 4.95W!

封装的热阻约为 40℃/W,则如果不采取任何散热措施,则温升能够达到约 120℃。对 LDO 必须通过热仿真确定合适的散热措施,并且在 3.3V 电源在预算中必须能够提供 1.5A 的电流(或者 5W 以上的功率),保证系统的工作正常。(对于线性电源的原理参见参考文档《电源是怎样炼成的》PPT教程。)

采用开关电源能够达到很高的效率,对大电流及大压差的场合,推荐采用开关电源进行转换。如果电路对纹波要求较高,可以采用开关电源和线性电源串联使用的方法,采用线性电源对开关电源的噪声进行抑制。

2、LDO 输出端滤波电容选取时注意参照手册要求的最小电容、电容的 ESR/ESL 等要求确保电路稳定。推荐采用多个等值电容并联的方式,增加可靠性以及提高性能

LDO 输出电容为负载的变化提供瞬态电流,同时因为输出电容处于电压反馈调节回路之中,在部分 LDO 中,对该电容容量有要求以确保调节环路稳定。该电容容量不满足要求,LDO 可能发生振荡导致输出电压存在较大纹波。

多个电容并联,以及对大容量电解电容并联小容量的陶瓷电容,有利于减少 ESR 和 ESL,提高电路的高频性能,但是对于某些线性稳压电源,输出端电容的 ESR 太低,也可能会诱发环路稳定裕量下降甚至环路不稳定。

滤波电容

1、电源滤波可采用 RC 、LC 、π 型滤波。电源滤波建议优选磁珠,然后才是电感。同时电阻、电感和磁珠必须考虑其电阻产生的压降

对电源要求较高的场合以及需要将噪声隔离在局部区域的场合,可以采用无源滤波电路。在采用无源滤波电路时,推荐采用磁珠进行滤波。

磁珠和电感的主要区别是,电感的Q值较高,而磁珠在高频情况下呈阻性,不易发生谐振等现象。

电感加工精度较高,而磁珠加工精度相对较低,成本也较便宜。在选择滤波器件时,优选磁珠。选择电阻和电容构成无谐振的一阶 RC 低通滤波器,但是该电路只能应用于电流很小的情况。负载电流将在电阻上形成压降,导致负载电压跌落。无论是采用何种滤波器,都需要考虑负载电流在电感、磁珠或者电阻上的压降,确认滤波后的电压能够满足后级电路工作的要求。例如在某单板锁相环路设计中采用了一阶 RC 滤波器,滤波电阻选择12 欧姆。锁相环中 VCXO 的工作电流约为 30mA,在滤波电阻上产生 300mV 的压降,额定电压 3.3V的VCXO 实际工作电压只有不到 3V,易发生停振等现象。在某光口子卡上,发生过某型号光模块当光纤插上时 SD(光检测)信号上升缓慢,不能正确反映实际情况的问题。经过检查发现滤波电感的直流电阻约为 3 欧姆,光模块工作电流约为 100mA,电感上的压降导致光模块的工作电压只有约 2.9V 左右,

在该型号光模块上会出现 SD 上升缓慢的故障。

另外,对于滤波电路,应保证电感、磁珠或者电阻后的电容网络能够保证关心的所有频率下,都能够保证低阻抗。必要时应采用多种容量的电容并联,并局部铺铜的方式达到目标阻抗。(参见时钟驱动芯片滤波电路设计部分)。在某单板上,采用了磁珠和 0.1u 电容为时钟驱动芯片提供滤波。经过测试,时钟驱动芯片管脚上的纹波高达 1V 以上。采用多电容并联的方式可以有效地为时钟芯片提供去耦。

2、大容量电容应并联小容量陶瓷贴片电容使用

大容量电容一般为电解电容,其体积较大,引脚较长,经常为卷绕式结构(钽电容为烧结的碳粉和二氧化锰)。这些电容的等效串联电感较大,导致这些电容的高频特性较差,谐振频率大约在几百 KHz到几 MHz 之间(参见 Sanyo 公司 OSCON 器件手册和 AVX 公司钽电容器件手册)。小容量的陶瓷贴片电容具有低的 ESL 和良好的频率特性,其谐振点一般能够到达数十至数百 MHz(参见参考文献《High-speed Digital Design》以及 AVX 等公司陶瓷电容器件手册),可以用于给高频信号提供低阻抗的回流路径,滤除信号上的高频干扰成分。因此,在应用大容量电容(电解电容)时,应在电容上并联小容量瓷片电容使用。

3、输入电容

计算输入电容的纹波电流,这个推导的过程,利用到积分公式。通过分析和推导,可以对电路的工作原理有比较透彻的理解。

如果考虑输出纹波电流。那么电容上的纹波电流的波形为:

由于在上管打开的阶段,输入电流的大小即可近似的看成输出电流的大小。所以只需要将输出电流的波形叠加在输入电容的波形上面,可以得到上图中的波形。

那么按照有效电流定义,我们可以通过对电流平方在时间上的计算

为了简便计算,我们将能量拆成纹波部分,和直流部分。

原先的直流部分,我们直接用乘法进行计算。

直流部分,我们按照近似计算的方法可以得到。

交流部分的功耗,我们按照公式计算可以得到:

所以总的电容上的有效电流为:

如果选用220uF的电容,每个能承受的有效电流为3.8A。。如果我们计算出来输入电容的有效电流值为7A,则需要选用220uF电容2个。高分子电解电容能够承受的有效电流值是有限的。在设计时需要充分考虑电容的承受能力。

升压电路

1、升压电源(BOOST)使用必须增加一个保险管以防止负载短路时,电源直通而导致整个单板工作掉电。保险的大小由模块的最大输出电流或者负载最大电流而定

升压电源(Boost)的基本拓扑如下图所示:

当 Q1 导通时两端电阻很小,电源电压加在 L两端,电能转化为磁场存储在 L 中,此时 D1 截止,避免 C0 上的电压向 Q1 流动。当 Q1 关断时,L 中的电流不能突变,电源和 L 一起通过 D1 向C0 充电并向负载供电,得到一个高于输入电压的输出电压。

由图中拓扑可以看出,我们不能通过控制 Q1 的通断来切断输入和输出之间的通路或者控制输出电流。当输出电源短路时,输入电源(一般是单板主电源)通过 L 和 D1 直接短路到地。导致的结果将是L 或者 D1 烧毁且失效模式为开路。在 L 或者 D1 烧毁之前,单板电源处于短路状态,如果 L 和 D1 电流降额较大,可能导致单板电源保护而不能上电。为了避免

上述问题,建议为升压电源添加一个保险管防止负载短路,保险的大小依照模块的最大输出电流或者负载的最大电流而定。

防反接

1、电源要有防反接处理,输入电流超过 3A于,输入电源反接只允许损坏保险丝;低于或等于 3A,输入电源反接不允许损坏任何器件

电源要有防反接处理,输入电流超过 3A,输入电源反接只允许损坏保险丝;低于或等于 3A,输入电源反接不允许损坏任何器件。回路电流较大时,直流电源反接处理可以按照以下方法处理。原理图如下所示:

直流电源正常接入时,光耦D1由于输入二极管反偏置,所以输出C-E不能导通,这时并联的NMOS管将由于 G-S 电压的稳压至 12V,使 D-S 导通。这样电源回路将能顺利形成。电容 C1 是起到缓启动作用的,这样可以起到防浪涌的目地。电阻 R6、二极管 VD3 构成电容 C1 的放电回路。当电源反接的时候,由于光耦输入二极管正偏置,输出 C-E 导通,使并联的 NMOS 管截止。这样回路就切断了,起到了防反接保护的作用。由于并联 NMOS 管的 R DS 比较小,损耗小,比较适合于低压大电流的场合。回路电流较小时,可以直接在输入回路中串联二极管。反接时,由于二极管的单向导电性,电源被阻断。

电感

1、禁用磁饱和电路;禁止选用采用磁饱和电路的电源模块

禁用磁饱和电路,因为:

1、磁饱和电路因为所用磁环的原因对温度比较敏感,易在高温工作时不稳定。

2、动态负载能力差,在磁饱和路负载最小时工作最恶劣,易形成输出不稳定。

上电时序

1. 对于多工作电源的器件,必须满足其电源上掉电顺序要求

对于有核电压、IO 电压等多种电源的器件,必须满足其上电和掉电顺序的要求。这些条件不满足,很有可能导致器件不能够正常工作,甚至触发闩锁导致器件烧毁。例如

TMS320C6414T 型 DSP,2005年 5 月之后的 Errata 中说明,当 DVDD 较 CVDD 早上电时,可能出现 PCI/HPI 数据错的问题。对于

QDR、DDR 内存,其上电顺序也有要求,否则可能导致闩锁,造成器件烧毁的后果。当有多个电源时,如必要可采用专用的上电顺序控制器件确保上电顺序。设计中应保证在器件

未加载烧结文件时,电源处于关断状态设计中应保证在器件未加载烧结文件时,电源处于关断状态。也可以通过在不同的电源之间连接肖特基二极管确保上电掉电过程中不会违反上掉电顺序要求。

因为电源模块、电源上的电容都会对电源上电顺序产生影响,可能出现上电过程中违反电压要求的情况,如上右图所示,所以必须进行测试验证。

2、多个芯片配合工作,必须在最慢上电器件初始化完成后开始操作

当多个芯片配合工作时,必须在最慢的期间完成初始化后才能开始操作,否则可能造成不可预料的结果。

例如 LVT16244 驱动器具有上电 3 态功能,即使 OE 端被下拉到地,也需要等到电源电压上升到一定阈值才会脱离高阻态,而此前 EPLD 等器件可能已经开始工作,这样就可能导致EPLD 读到错误的状态。参见前面的说明。对于某些 ROM 等器件,在上电后一段时间才能开始工作,如果在此之前就开始读取,也可能导致数据错误。

PCB设计

1、电源模快/ 芯片感应端在布局时应采用开尔文方式

很多电源模块和电源芯片在设计时,采用了独立的 Sense 管脚,作为对输出电压的反馈输入。这个Sense 信号应该从取用电源的位置引给电源模块,而不应该在电源模块输出端直接引给电源模块,这样可以通过电源模块内部的反馈补偿掉从电源模块输出传输到实际使用电源处路径带来的衰减。如下图中

白色走线所示。

对于电源监控电路等,也应该遵守相同的原理,即从实际需要监控点将电源引给监控电路,而不是从监控电路最近处引给监控电路,以确保精确性。

2、Buck电源PCB设计要点

1、输入电容,输出电容尽量共地;

2、输出电流过孔数量保证通流能力足够,电流为设定的过流值;

3、如果输出电流大于20A,最好区分控制电路AGND和功率地GND,两者单点接地,如果不做区分,保证AGND接地良好;

4、输入电容靠近上管的D极放置;

5、Phase管脚因为其强电流,高电压的特性,辐射大,需做以下处理

a:Phase相连接的上管的S极,下管的D极和电感一端打平面处理,且不打过孔,即尽量保证3者和电源芯片在同一个平面上,且最好放置在top面;

b:Phase平面保证足够的通流能力的前提下,尽量减小面积;

c:关键信号远离该Phase平面;

d:小电流的Phase网络直接拉线处理,禁止拉平面;

6、输入电容的GND,电源输入因为噪声大,敏感信号需远离该平面,遵循3W原则,禁止高速信号在上述地平面打的过孔中间走线,尤其关注背板的高速信号;

7、GATE,BOOT电容走线尽量粗,一般为15mil~40mil;

8、电压采样因为电流小,容易受干扰,如果为近端反馈尽量靠近电源芯片,如果为远端反馈,需走差分线,且远离干扰源;

9、DCR电流采样网络,需要差分走线,整个采样网络尽量紧凑,且需靠近电源芯片放置,温度补偿电阻靠近电感放置;

10、环路补偿电路尽量面积小,减小环路,靠近电源芯片放置;

11、电感下禁止打孔,一方面防止有些电感为金属表层,出现短路;一方面因为电感的辐射大,如果下面打孔,噪声会耦合;

12、MOS管下需打过孔进行散热,过孔数量按照输出最大电流计算,非过流值;

13、电源芯片底部打过孔到背面进行散热处理,覆铜越大散热越好,最好部分亮铜处理;

电源缓启动

在电信工业和微波电路设计领域,普遍使用MOS管控制冲击电流的方达到电流缓启动的目的。MOS管有导通阻抗Rds_on低和驱动简单的特点,在周围加上少量元器件就可以构成缓慢启动电路。虽然电路比较简单,但只有吃透MOS管的相关开关特性后才能对这个电路有深入的理解。

本文首先从MOSFET的开通过程进行叙述:

尽管MOSFET在开关电源、电机控制等一些电子系统中得到广泛的应用,但是许多电子工程师并没有十分清楚的理解MOSFET开关过程,以及MOSFET在开关过程中所处的状态一般来说,电子工程师通常基于栅极电荷理解MOSFET的开通的过程,如图1所示此图在MOSFET数据表中可以查到

(整理)pcb设计流程.

PCB设计流程 I.设计任务受理 A. PCB设计申请 当硬件项目人员需要进行PC设计时,须在《PC设计投板申请表》中提出投板申请,并经其项目经理批准后,此时硬件项目人员须准备好以下资料: 1. 经过评审的,完全正确的原理图,包括纸面文件和电子件; 2. 带有MRP元件编码的正式的BOM 3. PCB吉构图,应标明外形尺寸、安装孔大小及定位尺寸、接插件定位、 禁止布线区等相关尺寸; 4. 对于新器件,即无MRP编码的器件,需要提供封装资料; B. 理解设计要求并制定设计计划 1. 仔细审读原理图,理解电路的工作条件。如模拟电路的工作频率,数字 电路的工作速度等与布线要求相关的要素。理解电路的基本功能、在系统中的作用等相关问题。 2. 在与原理图设计者充分交流的基础上,确认板上的关键网络,如电源、 时钟、高速总线等,了解其布线要求。 3. 根据《硬件原理图设计规范》的要求,对原理图进行规范性审查。 4. 对于原理图中不符合硬件原理图设计规范的地方,要明确指出,并积极 协助原理图设计者进行修改。 5. 在与原理图设计者交流的基础上制定出单板的PC殴计计划,填写设计

记录表,计划要包含设计过程中的原理图输入、布局完成、布线完成、 信号完整性分析、光绘完成等关键检查点的时间要求。设计计划应有PCB 设计者和原理图设计者双方签字认可。 6. 必要时,设计计划应征得上级主管的批准。 n. 设计过程 A. 创建网络表 1. 网络表是原理图和PCB勺接口文件,PCBS计人员应根据所用的原理图和 PC设计工具的特性,选用正确的网络表格式,创建符合要求的网络表。 2. 创建网络表的过程中,应根据原理图设计工具的特性,积极协助原理图 设计者排除错误,保证网络表的正确性和完整性。 3. 确认器件的封装。 B. 仓U建PC販 仓U建PC既计文件,根据设计任务的特点,对图纸、板层的类型以及板 层进行合理的设置。并特别注意以下几点的设置: 1. 机械层的设置:在Design-Mechanical Layer中选择所要用到的机械层 并选择是否可视和是否同时在单层显示模式下显示。机械层 1 一般用于画板子的边框,机械层3—般用于画板子上的挡条等机械结构件,机械层4 一般用于画标尺和注释等。 2. 正确选定单板坐标原点的位置,原点的设置原则:

pcb设计心得体会范文

pcb设计心得体会范文 一些基本操作,对更深层的有些就不是很了解了。但是时间有限,只有一个星期实训pcb电路板,老师能教给我们的也只有这么多了,剩下的只有靠我们自己回去自己学习了,作为电子工程系的一名学生,深知掌握这些装也软件的重要性,因为以后我们从事的技术工作需要这些软件工具。 第一天搭接电路,还比较简单,只是有点麻烦,电路搭接好后就要开始封装各个元器件的封装,这就需要很大的耐心,一个一个元器件的进行封装,还不能弄错,不然后面就生成不了报表,生成不了报表,后面进行电路板设计的时候就会导入错误,以致不能进行电路板设计。后面用pcbediter 进行设计电路板设计要导入报表,然后才能开始布局和布线,由于导入的库文件里面没有sop8和sop28两个焊盘的封装,因此在进行设计电路板之前,要先设计那两个器件的焊盘的封装,然后导入库函数,才能导入报表的时候不会报错。不过导入的时候也遇到了一些问题,会提示二极管的管脚不匹配,譬如多一个2脚,少一个3角,然后就觉得很神奇,二极管就只有两个管脚怎么会有3脚了。后面通过老师的讲解,

才明白,原来设计电路板的时候只认封装,不认元器件,是根据封装导入元器件,因此在设计封装的时候,管脚是怎么设计,在原理图里面就要把元器件的管脚改成和封装一样,后面把原理图的管脚改成和导入库函数里面的封装一样,提示就没有了,不过后面又遇到一些小问题,譬如说,下划线写成横线了,然后就有报错,找不到元器件的封装。这给我警示,在原理图的时候,要仔细认真的把管脚封装写对,最然会很麻烦。后面导入报表,开始设计电路板,先开始是布局,大致步好后,然后就开始用软件自带的自动布线,结果发现有很多蝴蝶结,为什么要自动布线,因为最开始我认为如果自动布线可以的话,那手动布线肯定也可以,结果后面一直自动布线不成功。后面老师讲解,才知道,不一定要自动布线成功才能手动布线,浪费了好多时间,以至于后面都要重新排,因为最开始没有把原理图的元器件分块布局,完全是凭感觉乱布局的,后面就是一大片密密麻麻的线,而且很多元器件接点的线都有点长。后面按块先布局,然后再整体布局,然后再微小变动,这样,线明显变少了,而且元器件的接点的线都很少很长了,这样就方便后面的布线了。所以说,布局那是相当的重要啊,先考虑局部,然后再考虑整体。布局步好后,布线就很快了,也没有花多少时间布局,步好后,看了下,还是感觉蛮好的,再没有布电源和地线的情况下,总共打了21个孔,总之,布线的图看起还是蛮自

pcb设计心得体会范文

pcb设计心得体会范文 篇一:PCB电路板设计总结 经过五天的PCB电路板训练,通过对软件的使用,以及实际电路板的设计,对电路板有了更深的认识,知道了电路板的相关知识和实际工作原理。同时也感受到了电路板的强大能力,怪不得现在的电路都是采用集成的电路板电路,因为它实在是有太多的好处,节约空间,方便接线,能大大缩小电路的体积。方便人类小型电器的发明。但是电路板也有一定缺陷,就是太小了,散热不是特别好,这就使得器件的性能不能像想象中那么好。 通过使用,不得不说cadence软件确实很好用,功能太强大,而且也很方便使用,接线,布线,绘制电路板等,很方便使用,不过有一点就是,器件接线的时候不能直接把器件接到导线上,这点不够人性化。虽然说,软件学了五天时间,不过对软件使用还不是能完全掌握,只能掌握一些基本操作,对更深层的有些就不是很了解了。但是时间有限,只有一个星期实训PCB电路板,老师能教给我们的也只有这么多了,剩下的只有靠我们自己回去自己学习了,作为电子工程系的一名学生,深知掌握这些装也软件的重要性,因为以后我们从事的技术工作需要这些软件工具。 第一天搭接电路,还比较简单,只是有点麻烦,电路搭接好后就要开始封装各个元器件的封装,这就需要很大的耐心,一个一个元器件的进行封装,还不能弄错,不然后面就生成不了报表,生成不了报

表,后面进行电路板设计的时候就会导入错误,以致不能进行电路板设计。后面用PCB Editer 进行设计电路板设计要导入报表,然后才能开始布局和布线,由于导入的库文件里面没有sop8和sop28两个焊盘的封装,因此在进行设计电路板之前,要先设计那两个器件的焊盘的封装,然后导入库函数,才能导入报表的时候不会报错。不过导入的时候也遇到了一些问题,会提示二极管的管脚不匹配,譬如多一个2脚,少一个3角,然后就觉得很神奇,二极管就只有两个管脚怎么会有3脚了。后面通过老师的讲解,才明白,原来设计电路板的时候只认封装,不认元器件,是根据封装导入元器件,因此在设计封装的时候,管脚是怎么设计,在原理图里面就要把元器件的管脚改成和封装一样,后面把原理图的管脚改成和导入库函数里面的封装一样,提示就没有了,不过后面又遇到一些小问题,譬如说,下划线写成横线了,然后就有报错,找不到元器件的封装。这给我警示,在原理图的时候,要仔细认真的把管脚封装写对,最然会很麻烦。后面导入报表,开始设计电路板,先开始是布局,大致步好后,然后就开始用软件自带的自动布线,结果发现有很多蝴蝶结,为什么要自动布线,因为最开始我认为如果自动布线可以的话,那手动布线肯定也可以,结果后面一直自动布线不成功。后面老师讲解,才知道,不一定要自动布线成功才能手动布线,浪费了好多时间,以至于后面都要重新排,因为最开始没有把原理图的元器件分块布局,完全是凭感觉乱布局的,后面就是一大片密密麻麻的线,而且很多元器件接点的线都有点长。后面按块先布局,然后再整体布局,然后再微小变动,这样,线明显变

高速PCB设计指南

高速PCB设计指南 第一篇 PCB布线 在PCB设计中,布线是完成产品设计的重要步骤,可以说前面的准备工作都是为它而做的,在整个PCB中,以布线的设计过程限定最高,技巧最细、工作量最大。PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。布线的方式也有两种:自动布线及交互式布线,在自动布线之前,可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线,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。 自动布线的布通率,依赖于良好的布局,布线规则可以预先设定,包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般先进行探索式布经线,快速地把短线连通,然后进行迷宫式布线,先把要布的连线进行全局的布线路径优化,它可以根据需要断开已布的线。并试着重新再布线,以改进总体效果。 对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了,它浪费了许多宝贵的布线通道,为解决这一矛盾,出现了盲孔和埋孔技术,它不仅完成了导通孔的作用,还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便,更加流畅,更为完善,PCB 板的设计过程是一个复杂而又简单的过程,要想很好地掌握它,还需广大电子工程设计人员去自已体会,才能得到其中的真谛。 1 电源、地线的处理

既使在整个PCB板中的布线完成得都很好,但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,有时甚至影响到产品的成功率。所以对电、地线的布线要认真对待,把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度,以保证产品的质量。 对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因,现只对降低式抑制噪音作以表述: (1)、众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。 (2)、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,最经细宽度可达0.05~0.07mm,电源线为1.2~2.5 mm 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(模拟电路的地不能这样使用) (3)、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。或是做成多层板,电源,地线各占用一层。 2 数字电路与模拟电路的共地处理 现在有许多PCB不再是单一功能电路(数字或模拟电路),而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题,特别是地线上的噪音干扰。 数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强,对信号线来说,高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件,对地线来说,整人PCB对外界只有一个

PCB设计基本概念与主要流程

印制电路板的设计是以电路原理图为根据,实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计,需要考虑外部连接的布局。内部电子元件的优化布局。金属连线和通孔的优化布局。电磁保护。热耗散等各种因素。优秀的版图设计可以节约生产成本,达到良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以用手工实现,复杂的版图设计需要借助计算机辅助设计(CAD)实现。 目录 PCB设计简介 具体方法 PCB设计基本概念 PCB设计主要的流程 PCB设计简介 具体方法 PCB设计基本概念 PCB设计主要的流程 展开 编辑本段PCB设计简介 在高速设计中,可控阻抗板和线路的特性阻抗是最重要和最普遍的问题之一。首先了解一下传输线的定义:传输线由两个具有一定长度的导体组成,一个导体用来发送信号,另一个用来接收信号(切记“回路”取代“地”的概念)。在一个多层板中,每一条线路都是传输线的组成部分,

邻近的参考平面可作为第二条线路或回路。一条线路成为“性能良好”传输线的关键是使它的特性阻抗在整个线路中保持恒定。 线路板成为“可控阻抗板”的关键是使所有线路的特性阻抗满足一个规定值,通常在25欧姆和70欧姆之间。在多层线路板中,传输线性能良好的关键是使它的特性阻抗在整条线路中保持恒定。 但是,究竟什么是特性阻抗?理解特性阻抗最简单的方法是看信号在传输中碰到了什么。当沿着一条具有同样横截面传输线移动时,这类似图1所示的微波传输。假定把1伏特的电压阶梯波加到这条传输线中,如把1 伏特的电池连接到传输线的前端(它位于发送线路和回路之间),一旦连接,这个电压波信号沿着该线以光速传播,它的速度通常约为6英寸/纳秒。当然,这个信号确实是发送线路和回路之间的电压差,它可以从发送线路的任何一点和回路的相临点来衡量。图2是该电压信号的传输示意图。 Zen的方法是先“产生信号”,然后沿着这条传输线以6英寸/纳秒的速度传播。第一个0.01纳秒前进了0.06英寸,这时发送线路有多余的正电荷,而回路有多余的负电荷,正是这两种电荷差维持着这两个导体之间的1伏电压差,而这两个导体又组成了一个电容器。 在下一个0.01纳秒中,又要将一段0.06英寸传输线的电压从0调整到1伏特,这必须加一些正电荷到发送线路,而加一些负电荷到接收线路。每移动0.06英寸,必须把更多的正电荷加到发送线路,而把更多的负电荷加到回路。每隔0.01纳秒,必须对传输线路的另外一段进行充电,然后信号开始沿着这一段传播。电荷来自传输线前端的电池,当沿着这条线移动时,就给传输线的连续部分充电,因而在发送线路和回路之间形成了1伏特的电压差。每前进0.01纳秒,就从电池中获得一些电荷(±Q),恒定的时间间隔(±t)内从电池中流出的恒定电量(±Q)就是一种恒定电流。流入回路的负电流实际上与流出的正电流相等,而且正好在信号波的前端,交流电流通过上、下线路组成的电容,结束整个循环过程。 PCB(Printed Circuit Board)印刷电路板的缩写 编辑本段具体方法 1. 目的和作用 1.1 规范设计作业,提高生产效率和改善产品的质量。 2. 适用范围 1.1 XXX 公司开发部的VCD超级VCDDVD音响等产品。 3. 责任态度

干货-PCB设计经验总结-精

干货-PCB设计经验总结 随着新能源汽车的发展,汽车电气化越来越严重,相关的EMC问题也越来越突出,因此为了从根本上降低EMC的风险,需要从设计阶段尤其是PCB layout 入手,来防患于未然。下面是一位从业十余年的硬件工程师的经验笔记! 如觉得有帮助欢迎支持转发分享给更多需要的人! 叠层: 1.电源和地的平面尽可能近(利于电源噪声高频滤波) 2.信号层:避免两信号层相邻(如果必须相邻,加大两层间距); 3.电源层:避免两电源层相邻; 4.外层:铺地; 布线: 5.关键信号线:避免跨分割(参考平面); 6.关键信号线:“换层不换面(参考平面)”; 7.关键信号线:长度尽可能短; 8.关键信号线:位置远离PCB板边缘及接口; 9.信号线:不能跨越分割间隙布线(否则电磁辐射及信号串扰剧增);

10.信号线:换层(返回路径)必须跨分割时,须使用过孔或滤波电容(10nf); 11.总线:相同功能的并行布置,中间勿参杂其他信号; 12.接收发送信号:分开布线,勿交叉; 13.高速信号线:走线宽度勿突变; 14.电源:电源线不要形成环路(近似包裹的环路) 15.地:地线不要形成环路(近似包裹的环路); 16.地:干扰源的地勿与信号地就近共用(晶振等干扰源的地不干净); 17.地:多芯片并排共电源与地时,电源与地的主线路宜在芯片同侧(回流面积小); 18.分割:模拟地与数字地分割布线,建立“地连接桥”,如有必要进行磁珠滤波; 19.分割:电源/地平面分割需合理(否则高速信号存在EMI、EMC风险); 20.拐角走线:优选45度(降低拐角对走线阻抗影响) 21.拐角走线:长度越长越好(降低拐角对走线阻抗影响) 22.拐角走线:过孔处上下走线拐角要求同上; 23.高频干扰源:下方禁止布线(晶振、开关电源等干扰源); 24.高频干扰源:附近尽量避免布电源主路线(晶振、开关电源等干扰源); 25.接插件:下方禁止布线; 电源滤波: 26.滤波区域为原理信号区域(降低耦合); 27.高频滤波电容需靠近电源PIN脚(容值越小越近);

PCB电路设计流程

PCB电路设计流程(2011-10-28 11:14) 分类:开关电源 1 推荐 PCB的设计流程分为网表输入、规则设置、元器件布局、布线、检查、复查、输出六个步骤. 1. 网表输入 网表输入有两种方法,一种是使用PowerLogic的OLE PowerPCB Connection功能,选择Send Netlist,应用OLE功能,可以随时保持原理图和PCB图的一致,尽量减少出错的可能。另一种方法是直接在PowerPCB中装载网表,选择File->Import,将原理图生成的网表输入进来。 2.规则设置 如果在原理图设计阶段就已经把PCB的设计规则设置好的话,就不用再进行设置 这些规则了,因为输入网表时,设计规则已随网表输入进PowerPCB了。如果修改了设计规则,必须同步原理图,保证原理图和PCB的一致。除了设计规则和层定义外,还有一些规则需要设置,比如Pad Stacks,需要修改标准过孔的大小。如果设计者新建了一个焊盘或过孔,一定要加上Layer 25。 注意:PCB设计规则、层定义、过孔设置、CAM输出设置已经作成缺省启动文件,名称为Default.stp,网表输入进来以后,按照设计的实际情况,把电源网络和地分配给电源层和地层,并设置其它高级规则。在所有的规则都设置好以后,在PowerLogic中,使用OLE PowerPCB Connection的Rules From PCB功能,更新原理图中的规则设置,保证原理图和PCB图的规则一致。 3. 元器件布局 网表输入以后,所有的元器件都会放在工作区的零点,重叠在一起,下一步的工作就是把这些元器件分开,按照一些规则摆放整齐,即元器件布局。PowerPCB提供了两种方法,手工布局和自动布局。 ①、手工布局 A. 工具印制板的结构尺寸画出板边(Board Outline)。 B. 将元器件分散(Disperse Components),元器件会排列在板边的周围。 C. 把元器件一个一个地移动、旋转,放到板边以内,按照一定的规则摆放整齐。 ②、自动布局 PowerPCB提供了自动布局和自动的局部簇布局,但对大多数的设计来说,效果并不理想,不推荐使用。 ③、注意事项 a. 布局的首要原则是保证布线的布通率,移动器件时注意飞线的连接,把有连线关系的器件放在一起 b. 数字器件和模拟器件要分开,尽量远离 c. 去耦电容尽量靠近器件的VCC d. 放置器件时要考虑以后的焊接,不要太密集 e. 多使用软件提供的Array和Union功能,提高布局的效率

PCB设计总结

PCB设计总结 、概述 PCB是一个连接电子元器件的载体。PCB设计是一个把原理设计上的电气连接变成实实在 在的,可用的线路连接。简单的PCB设计就是将器件的管脚按照一定的需要连通,但对于 高速,高密度的PCB设计,涉及到很多的方面,包括结构方面,信号完整性,EMC,EMI, 电源设计,加工工艺方面等等。 、布局 1材料 PCB材料很多,我们目前使用的基本都是FR4的,TG参数(高耐热性)是一个很重要的指 标,一般结构工程师会在他们提供的cutout里面给出TG参数的要求。 2合理的层数安排 一块板PCB层数多少合适,要基于生产成本和信号质量需求两方面考虑。对于速度低,密度小的板块,可以考虑层数少些,对于高速,高密度板,要尽可能多的安排完整的电地层,以保证较好的信号质量。 3电源层和地层 3.1、电源层和地层的作用和区别 电源层和地层都可以作为参考平面,在一定程度上来说他们是一样的。但是,相对来说,电源平面的特性阻抗较高,与参考平面存在较大的电位势差。而地平面作为地基准,地平面的屏蔽作用要远远好于电源屏幕,对于重要信号,最好选择地平面作为参考屏幕。 3.2、电源层,信号层,地层位置 A、第二层为地层,用于屏蔽器件(如果有更重要的信号需要地,可以进行调整) B、所有信号层都有参考平面。 C、最好不要相邻信号层,有的话,要安排信号走向为垂直方向。 D、关键信号参考平面为完整的地平面不跨分割区。

3.3、几种常用的板子的叠层方案 四层版 BOT 在该方案中表层具有较好的信号质量,对器件也有较好的屏蔽,使电源层和地层距离适当拉近,可以降低电源地的分布阻抗,保证电源地的去耦效果。 其它一些方案参考 paul wang发的一份emc规范。

PCB设计流程简述教程文件

P C B设计流程简述

PCB设计流程简述 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。 一.前期准备 这包括准备元件库和原理图。“工欲善其事,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。 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。 二. PCB结构设计 PCB设计中首先考虑外形尺寸,这是PCB最终装配的尺寸。与PCB安装壳体进行尺寸核实后确定PCB板的外轮廓尺寸,在CAD中将外轮廓尺寸画好后导入PCB图纸中,这一步根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位,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。其次要考虑禁止布线尺寸,改尺寸影响到器件安装和绝缘耐压问题,要预留足够的空间用于测试调整。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)。最后考虑异形板尺寸,尽可能使用规则外形,有利于拼板降低生产成本,减少材料浪费。

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: 1.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); 2.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; 3.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; 4.I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边、靠近引出接插件; 5.时钟产生器(如:晶振或钟振)要尽量靠近用到该时钟的器件; 6.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。 7.继电器线圈处要加放电二极管(1N4148即可); 8.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 时,一定要考虑元器件的实际尺寸大小(所占面积和高度)、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

PCB-10年设计经验总结

电子产品设计经验总结之PCB设计 1. 根据线路板厂家的能力设定线路板基本参数 根据沧州一带线路板厂的水平,按下列参数设计线路板质量应能保证: *最小导线宽度:8mil; *最小导线间距:8mil; *最小过孔焊盘直径:30 mil; *最小过孔孔径:16 mil; * DRC检查最小间距:8mil; 2. 线路板布局 *固定孔和线路板外形按结构要求以公制尺寸绘制; *螺钉固定孔的焊盘要大于螺钉帽和螺母的直径,以M3的螺钉为例,其焊盘直径为6.5mm,钻孔直径为3.2mm。 *外围接插件位置要总体考虑,避免电缆错位、扭曲; *其他器件要以英制尺寸布置在最小25 mil的网格上,以利布线; *按功能把器件分成多个单元,在显示网络飞线的情况下把单元的各个器件定位; *把各个单元移到线路板的合适位置,利用块移动和旋转功能使大部分走线合理; *模拟电路与数字电路分片布置,数字部分的电流尽量不要穿越模拟区; *模拟电路按信号走向布置,大信号线不得穿越小信号区; *晶体和连接电容下方不得走其他信号线,以免振荡频率不稳; *除单列器件外只允许移动、旋转,不得翻转,否则器件只能焊于焊接面; *核对器件封装 同一型号的贴片器件有不同封装。例如SO14 塑料本体宽度有0.15英寸(3.8mm)和5.1mm的区别。 *核对器件安装位置 器件布局初步完成后,应打出1:1的器件图,核对边沿器件安装位置是否合适。 3. 布线

3.1 线宽 信号线:8~12mil; 电源线:30~100mil(A级电源线可用矩形焊盘加焊裸导线以增加通过电流量); 3.2 标准英制器件以25 mil间距走线。 3.3 公制管脚以5 mil间距走线,距离管脚不远处拐弯,尽量走到25 mil 网格上,便于以后导线调整。 3.4 8mil线宽到过孔中心间距为30mil。 3.5 大量走线方向交叉时可把贴片器件改到焊接面。 3.6 原理图连线不见得合理,可适当修改原理图,重作网络表,使走线尽量简洁、合理。 * 62256 RAM芯片的数据、地址线可不按元件图排列; * MCU 的外接IO管脚可适当调整; * 地址锁存芯片的引脚可适当变动,但要注意信号的对应关系; * CPLD和GAL的引脚可适当调整。 3.7在用贴片管脚较多的器件时,布线不一定坚持横竖各在一面的原则,应以走线简洁、合理为准。 3.8 预留电源和地线走线空间。 3.9 电源线换面时最好在器件管脚处,过孔的电阻较大。 3.10 不应连接的器件有飞线,可能是原理图网络标号相同所致,应修改原理图。 4. 线间距压缩 在引线密度较高,差几根线布放困难时可采取以下办法: * 8mil线宽线间距由25 mil改为20 mil; *过孔较多时可把经过孔的相反方向的走线调整到一排; *经过孔的走线弯曲,压缩线间距; * 5. DRC检查 DRC检查的间距一般为10 mil,如布线困难也可设为8 mil。 布地网前应作一次DRC检查,即除GND没布线外不得有其他问题。如发现问题也容易处理。 6. 佈地网(铺铜) 佈地网首先能减小地线电阻,即减小由地线电阻(电感)形成的电压降,使电路工作稳定。另外也可减少对外辐射,增强电磁兼容性。早期采用网格,近来很多采用连在一起的铜箔。 佈地网用DXP软件较好,即缺画导线较少。

pcb设计指南

mp3的设计原理及制作 高速PCB设计指南之一 第一篇PCB布线 在PCB设计中,布线是完成产品设计的重要步骤,可以说前面的准备工作都是为它而做的,在整个PCB中,以布线的设计过程 限定最高,技巧最细、工作量最大。PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。布线的方式也有两种:自动布线及交互式布 线,在自动布线之前,可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线,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。 自动布线的布通率,依赖于良好的布局,布线规则可以预先设定,包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般 先进行探索式布经线,快速地把短线连通,然后进行迷宫式布线,先把要布的连线进行全局的布线路径优化,它可以根据需要 断开已布的线。并试着重新再布线,以改进总体效果。 对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了,它浪费了许多宝贵的布线通道,为解决这一矛盾,出现了盲孔和埋孔技 术,它不仅完成了导通孔的作用,还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便,更加流畅,更为完善,PCB 板的设计过 程是一个复杂而又简单的过程,要想很好地掌握它,还需广大电子工程设计人员去自已体会,才能得到其中的真谛。 1 电源、地线的处理 既使在整个PCB板中的布线完成得都很好,但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,有时甚至影 响到产品的成功率。所以对电、地线的布线要认真对待,把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度,以保证产品的质量。 对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因,现只对降低式抑制噪音作以表述: (1)、众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。 (2)、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,最经细宽度可达0.05~0.07mm,电源线为1.2~2.5 mm。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(模拟电路的地不能这样使用) (3)、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。或是做成多层板,电源,地线各占用 一层。 2 数字电路与模拟电路的共地处理 现在有许多PCB不再是单一功能电路(数字或模拟电路),而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑 它们之间互相干扰问题,特别是地线上的噪音干扰。 数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强,对信号线来说,高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件,对地线来说,整人 PCB对外界只有一个结点,所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题,而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们 之间互不相连,只是在PCB与外界连接的接口处(如插头等)。数字地与模拟地有一点短接,请注意,只有一个连接点。也有 在PCB上不共地的,这由系统设计来决定。 3 信号线布在电(地)层上 在多层印制板布线时,由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多,再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量, 成本也相应增加了,为解决这个矛盾,可以考虑在电(地)层上进行布线。首先应考虑用电源层,其次才是地层。因为最好是 保留地层的完整性。 4 大面积导体中连接腿的处理 在大面积的接地(电)中,常用元器件的腿与其连接,对连接腿的处理需要进行综合的考虑,就电气性能而言,元件腿的焊盘 与铜面满接为好,但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如:①焊接需要大功率加热器。②容易造成虚焊点。所以兼顾电气 性能与工艺需要,做成十字花焊盘,称之为热隔离(heat shield)俗称热焊盘(Thermal),这样,可使在焊接时因截面过分散 热而产生虚焊点的可能性大大减少。多层板的接电(地)层腿的处理相同。 5 布线中网络系统的作用 在许多CAD系统中,布线是依据网络系统决定的。网格过密,通路虽然有所增加,但步进太小,图场的数据量过大,这必然对 设备的存贮空间有更高的要求,同时也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响。而有些通路是无效的,如被元件腿的 焊盘占用的或被安装孔、定们孔所占用的等。网格过疏,通路太少对布通率的影响极大。所以要有一个疏密合理的网格系统来 支持布线的进行。 标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸(2.54mm),所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍数, 如:0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。 6 设计规则检查(DRC) 布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的 需求,一般检查有如下几个方面: (1)、线与线,线与元件焊盘,线与贯通孔,元件焊盘与贯通孔,贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要 求。 (2)、电源线和地线的宽度是否合适,电源与地线之间是否紧耦合(低的波阻抗)?在PCB中是否还有能让地线加宽的地 方。 (3)、对于关键的信号线是否采取了最佳措施,如长度最短,加保护线,输入线及输出线被明显地分开。 (4)、模拟电路和数字电路部分,是否有各自独立的地线。 (5)后加在PCB中的图形(如图标、注标)是否会造成信号短路。 (6)对一些不理想的线形进行修改。 (7)、在PCB上是否加有工艺线?阻焊是否符合生产工艺的要求,阻焊尺寸是否合适,字符标志是否压在器件焊盘上,以免影 响电装质量。 (8)、多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小,如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。 Copyright by BroadTechs Electronics Co.,Ltd 2001-2002

PCB设计流程简述

PCB设计流程简述 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。 一.前期准备 这包括准备元件库和原理图。“工欲善其事,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。 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。 二.PCB结构设计 PCB设计中首先考虑外形尺寸,这是PCB最终装配的尺寸。与PCB安装壳体进行尺寸核实后确定PCB板的外轮廓尺寸,在CAD中将外轮廓尺寸画好后导入PCB图纸中,这一步根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位,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。其次要考虑禁止布线尺寸,改尺寸影响到器件安装和绝缘耐压问题,要预留足够的空间用于测试调整。充分考虑和确定布线区域和非布线区域(如螺丝孔周围多大围属于非布线区域)。最后考虑异形板尺寸,尽可能使用规则外形,有利于拼板降低生产成本,减少材料浪费。

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: 1.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); 2.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; 3.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; 4.I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边、靠近引出接插件; 5.时钟产生器(如:晶振或钟振)要尽量靠近用到该时钟的器件; 6.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。 7.继电器线圈处要加放电二极管(1N4148即可);

高速PCB设计心得

一:前言 随着PCB系统的向着高密度和高速度的趋势不断的发展,电源的完整性问题,信号的完整性问题(SI),以及EMI,EMC的问题越来越突出,严重的影响了系统的性能甚至功能的实现。所谓高速并没有确切的定义,当然并不单单指时钟的速度,还包括数字系统上升沿及下降沿的跳变的速度,跳变的速度越快,上升和下降的时间越短,信号的高次谐波分量越丰富,当然就越容易引起SI,EMC,EMI的问题。本文根据以往的一些经验在以下几个方面对高速PCB的设计提出一些看法,希望对各位同事能有所帮助。 ●电源在系统设计中的重要性 ●不同传输线路的设计规则 ●电磁干扰的产生以及避免措施 二:电源的完整性 1.供电电压的压降问题。 随着芯片工艺的提高,芯片的内核电压及IO电压越来越小,但功耗还是很大,所以电流有上升的趋势。在内核及电压比较高,功耗不是很大的系统中,电压压降问题也许不是很突出,但如果内核电压比较小,功耗又比较大的情况下,电源路径上的哪怕是0.1V 的压降都是不允许的,比如说ADI公司的TS201内核电压只有 1.2V,内核供电电流要 2.68A,如果路径上有0.1欧姆的电阻,电 压将会有0.268V的压降,这么大的压降会使芯片工作不正常。如何尽量减小路径上的压降呢?主要通过以下几种方法。

a:尽量保证电源路径的畅通,减小路径上的阻抗,包括热焊盘的连接方式,应该尽量的保持电流的畅通,如下图1和图2的比较,很明显图2中选择的热焊盘要强于图1。 b:尽量增加大电流层的铜厚,最好能铺设两层同一网络的电源,以保证大电流能顺利的流过,避免产生过大的压降,关于电流大小和所流经铜厚的关系如表1所示。 (表1) 1 oz.铜即35微M厚, 2 oz.70微M, 类推 举例说,线宽0.025英寸,采用2 oz.盎斯的铜,而允许温升30度,

PCB设计步骤

PROTEL99设计电路板的基本流程 用PROTEL99设计电路板的基本流程 一、电路板设计的前期工作 1、利用原理图设计工具绘制原理图,并且生成对应的网络表。当然,有些特殊情况下,如电路板比较简单,已经有了网络表等情况下也可以不进行原理图的设计,直接进入PCB设计系统,在PCB设计系统中,可以直接取用零件封装,人工生成网络表。 2、手工更改网络表将一些元件的固定用脚等原理图上没有的焊盘定义到与它相通的网络上,没任何物理连接的可定义到地或保护地等。将一些原理图和PCB封装库中引脚名称不一致的器件引脚名称改成和PCB封装库中的一致,特别是二、三极管等。 二、画出自己的封装库 建议将自己所画的器件都放入一个自己建立的PCB 库专用设计文件。 三、PCB板的设计 1、进入PCB系统后的第一步就是设置PCB设计环境,包括设置格点大小和类型,光标类型,板层参数,布线参数等等。大多数参数都可以用系统默认值,而且这些参数经过设置之后,符合个人的习惯,以后无须再去修改。 2、规划电路板,主要是确定电路板的边框,包括电路板的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上适当大小的焊盘。对于3mm 的螺丝可用 6.5~8mm 的外径和3.2~3.5mm 内径的焊盘对于标准板可从其它板或PCB izard 中调入。 注意:在绘制电路板地边框前,一定要将当前层设置成Keep Out层,即禁止布线层。 四、导入网络表文件和修改零件封装 这一步是非常重要的一个环节,网络表是PCB自动布线的灵魂,也是原理图设计与印象电路板设计的接口,只有将网络表装入后,才能进行电路板的布线。

在原理图设计的过程中,ERC检查不会涉及到零件的封装问题。因此,原理图设计时,零件的封装可能被遗忘,在引进网络表时可以根据设计情况来修改或补充零件的封装。 当然,可以直接在PCB内人工生成网络表,并且指定零件封装。 五、设置布局 Protel99可以进行自动布局,也可以进行手动布局。如果进行自动布局,运行"Tools"下面的"Auto Place",用这个命令,你需要有足够的耐心。布线的关键是布局,多数设计者采用手动布局的形式。用鼠标选中一个元件,按住鼠标左键不放,拖住这个元件到达目的地,放开左键,将该元件固定。Protel99在布局方面新增加了一些技巧。新的交互式布局选项包含自动选择和自动对齐。使用自动选择方式可以很快地收集相似封装的元件,然后旋转、展开和整理成组,就可以移动到板上所需位置上了。当简易的布局完成后,使用自动对齐方式整齐地展开或缩紧一组封装相似的元件。 提示:在自动选择时,使用Shift+X或Y和Ctrl+X或Y可展开和缩紧选定组件的X、Y方向。 注意:零件布局,应当从机械结构散热、电磁干扰、将来布线的方便性等方面综合考虑。先布置与机械尺寸有关的器件,并锁定这些器件,然后是大的占位置的器件和电路的核心元件,再是外围的小元件。 六、根据情况再作适当调整然后将全部器件锁定 假如板上空间允许则可在板上放上一些类似于实验板的布线区。对于大板子,应在中间多加固定螺丝孔。板上有重的器件或较大的接插件等受力器件边上也应加固定螺丝孔,有需要的话可在适当位置放上一些测试用焊盘,最好在原理图中就加上。将过小的焊盘过孔改大,将所有固定螺丝孔焊盘的网络定义到地或保护地等。 放好后用VIEW3D 功能察看一下实际效果,存盘。

关于制作pcb心得体会

关于制作pcb心得体会 制作PCB的心得体会 学习了一学期的PCB制版,我有很多的心得体会,在整个制版过程中,可以在Altium 之下进行,也可以在DXP XX 下进行,但两者之间要关联的文件,可在打工软件后,在菜单栏DXP---属性preferences---system—file type将文件类型与该软件进行关联,以后就可双击文件而利用这个Altium Designer 打开那个文件。常用的要关联的文件有工程文件project, 原理图文件sch,当然还有PCB文件。 先新建原理图,再新建PCB图。还要建个和。用来画库里找不到的元件,用来为该元件创建封装,再将这个封装给了里新建的元件,这样就可以了。若要新建第二个元件,则TOOL-New Component,然后画矩形,放管脚。放管脚Pin 时,Display name 要在矩形框内部,风络标识Designator 要在矩形框外部。还有在里画元件封装时一定要注意,将封装画在坐标的点,否则将原理图导入PCB后,拖动元件时,会产生鼠标指针跑到别的地方去的现象。原理图上的连线,可以用线直接连,也可以用net网络标识。在建好原理图之后,要先导出所需元件的清单,里面的模板Template要空着,file format先.xls,然后点Export就可以保存了。建好原理图后,要进行编译,Project---compile schdoc.,若没弹出message窗口,则需手动去右

下角system,,打开messages对话框,查看文件中的错误,对警告warnings 要进行检查,然后再导入PCB中。Design---updata PCB Document(第一个),就可将原理图导入到PCB中。 一次性修改多个元件的某项属性,可以按shift一个一个的选,也可以选中一个后右键,find similar objects ,然后在PCB Inspector中进行统一修改即可。如果要改变放置的过孔的大小,则步骤为:Tool—属性Preference—PCB Editor—Default—选择过孔Via,再点Edit Value更改后OK即可。 PCB图是实际要制作的电路板。Q键是PCB中mm和mil 之间的转换。Ctrl+m是测量距离,P+V是放置过孔,Z+A是观看整图等常用操作。过孔是上下两层之间连接改线使用的,焊盘是用来焊接元件的。过孔大小Hole size==22mil , 直径Diameter==40mil较为好看且实用。 将所有器件布局好后。进行连线前,先要设置好线的粗细。比如12V电源线最好用30mil,信号线用12mil,需要线宽大约是到2mm等。线宽与电流是有对应关系的。 布线前,要先设置好要布的各种线的宽度,如VCC和GND 的线宽和信号NET的线宽。 —规则—Design Rout,选电气规则,将其线间距在右边窗口中设置为12mil,放入右边的窗口中,然后点应用;

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