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    電子工程師入門:PCB布線的不傳之秘

    發(fā)布時間:2014-03-26 責(zé)任編輯:xiangpeng

    【導(dǎo)讀】電子工程師對電子電路的設(shè)計離不開PCB布線,它是PCB設(shè)計過程中的一個重要環(huán)節(jié),這就像人體內(nèi)的神經(jīng)分布一樣,往往一處小小的問題就會導(dǎo)致人體其他部位的障礙。電子電路中pcb布線也一樣,所以其中就有很多環(huán)節(jié)需要我們注意,下面我就分享一下其中的一些主要的細(xì)節(jié)吧。

    一、電路板設(shè)計步驟

    一般而言,設(shè)計電路板最基本的過程可以分為三大步驟。

    (1). 電路原理圖的設(shè)計: 電路原理圖的設(shè)計主要是PROTEL099的原理圖設(shè)計系統(tǒng)(Advanced Schematic)來繪制一張電路原理圖。在這一過程中,要充分利用PROTEL99所提供的各種原理圖繪圖工具、各種編輯功能,來實現(xiàn)我們的目的,即得到一張正確、精美的電路原理圖。

    (2). 產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表: 網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計(SCH)與印制電路板設(shè)計(PCB)之間的一座橋梁,它是電路板自動的靈魂。網(wǎng)絡(luò)表可以從電路原理圖中獲得,也可從印制電路板中提取出來。

    (3). 印制電路板的設(shè)計: 印制電路板的設(shè)計主要是針對PROTEL99的另外一個重要的部分PCB而言的,在這個過程中,我們借助PROTEL99提供的強大功能實現(xiàn)電路板的版面設(shè)計,完成高難度的等工作。

    二、繪制簡單電路圖

    原理圖設(shè)計過程原理圖的設(shè)計可按下面過程來完成:

    (1)設(shè)計圖紙大小 Protel 99/ Schematic后,首先要構(gòu)思好零件圖,設(shè)計好圖紙大小。圖紙大小是根據(jù)電路圖的規(guī)模和復(fù)雜程度而定的,設(shè)置合適的圖紙大小是設(shè)計好原理圖的第一步。

    (2)設(shè)置Protel 99/Schematic設(shè)計環(huán)境 設(shè)置Protel 99/Schematic設(shè)計環(huán)境,包括設(shè)置格點大小和類型,光標(biāo)類型等等,大多數(shù)參數(shù)也可以使用系統(tǒng)默認(rèn)值。

    (3)旋轉(zhuǎn)零件 用戶根據(jù)電路圖的需要,將零件從零件庫里取出放置到圖紙上,并對放置零件的序號、零件封裝進行定義和設(shè)定等工作。

    (4)有原理圖布線 利用Protel 99/Schematic提供的各種工具,將圖紙上的元件用具有電氣意義的導(dǎo)線、符號連接起來,構(gòu)成一個完整的原理圖。

    (5)調(diào)整線路 將初步繪制好的電路圖作進一步的調(diào)整和修改,使得原理圖更加美觀。

    (6)報表輸出 通過Protel 99/Schematic提供的各種報表工具生成各種報表,其中最重要的報表是網(wǎng)絡(luò)表,通過網(wǎng)絡(luò)表為后續(xù)的電路板設(shè)計作準(zhǔn)備。

    (7)文件保存及打印輸出 最后的步驟是文件保存及打印輸出。

    PCB布線規(guī)范

    圖1 PCB布線規(guī)范

    [page]
    單片機控制板的設(shè)計原則需要遵循的原則如下:

    (1) 在元器件的布局方面,應(yīng)該把相互有關(guān)的元件盡量放得*近一些,例如,時鐘發(fā)生器、晶振、CPU的時鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲,在放置的時候應(yīng)把它們近些。對于那些易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路開關(guān)電路等,應(yīng)盡量使其遠(yuǎn)離單片機的邏輯控制電路和存儲電路(ROM、RAM),如果可能的話,麥|斯|艾|姆|P|CB|樣板|貼片|麥|斯|艾|姆|科|技|全國|首家P|CB樣板打板。可以將這些電路另外制成電路板,這樣有利于抗干擾,提高電路工作的可*性。

    (2) 盡量在關(guān)鍵元件,如ROM、RAM等芯片旁邊安裝去耦電容。實際上,印制電路板走線、引腳連線和接線等都可能含有較大的電感效應(yīng)。大的電感可能會在Vcc走線上引起嚴(yán)重的開關(guān)噪聲尖峰。防止Vcc走線上開關(guān)噪聲尖峰的唯一方法,是在VCC與電源地之間安放一個0.1uF的電子去耦電容。如果電路板上使用的是表面貼裝元件,可以用片狀電容直接緊*著元件,在 Vcc引腳上固定。最好是使用瓷片電容,這是因為這種電容具有較低的靜電損耗(ESL)和高頻阻抗,另外這種電容溫度和時間上的介質(zhì)穩(wěn)定性也很不錯。盡量不要使用鉭電容,因為在高頻下它的阻抗較高。在安放去耦電容時需要注意以下幾點: 

    在印制電路板的電源輸入端跨接100uF左右的電解電容,如果體積允許的話,電容量大一些則更好。原則上每個集成電路芯片的旁邊都需要放置一個0.01uF的瓷片電容,如果電路板的空隙太小而放置不下時,可以每10個芯片左右放置一個1~10的鉭電容。對于抗干擾能力弱、關(guān)斷時電流變化大的元件和RAM、ROM等存儲元件,應(yīng)該在電源線(Vcc)和地線之間接入去耦電容。電容的引線不要太長,特別是高頻旁路電容不能帶引線。

    (3) 在單片機控制系統(tǒng)中,地線的種類有很多,有系統(tǒng)地、屏蔽地、邏輯地、模擬地等,地線是否布局合理,將決定電路板的抗干擾能力。在設(shè)計地線和接地點的時候,應(yīng)該考慮以下問題:

    邏輯地和模擬地要分開布線,不能合用,將它們各自的地線分別與相應(yīng)的電源地線相連。在設(shè)計時,模擬地線應(yīng)盡量加粗,而且盡量加大引出端的接地面積。一般來講,對于輸入輸出的模擬信號,與單片機電路之間最好通過光耦進行隔離。在設(shè)計邏輯電路的印制電路版時,其地線應(yīng)構(gòu)成閉環(huán)形式,提高電路的抗干擾能力。地線應(yīng)盡量的粗。如果地線很細(xì)的話,則地線電阻將會較大,造成接地電位隨電流的變化而變化,致使信號電平不穩(wěn),導(dǎo)致電路的抗干擾能力下降。在布線空間允許的情況下,要保證主要地線的寬度至少在2~3mm以上,元件引腳上的接地線應(yīng)該在1.5mm左右。

    單片機PCB布線規(guī)范

    圖2 單片機PCB布線


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    三、電源、地線的處理

    盡管整個PCB板的布線都完成的很好,但仍需要考慮到電源、地線所引起的干擾,這會降低產(chǎn)品的性能,甚至?xí)绊懙疆a(chǎn)品的成功率。所以對于電源、地線的布線要認(rèn)真對待,將電源、地線所產(chǎn)生的干擾降至最低,保證產(chǎn)品質(zhì)量。

    每個從事電子產(chǎn)品設(shè)計的工程師都明白,為何會產(chǎn)生電源線與地線之間的干擾,現(xiàn)只對降低式抑制干擾作以表述。

    要在電源、地線之間加上去耦電容。

    盡量加寬電源及地線,最好是地線比電源線寬,其關(guān)系為:地線>電源線>信號線。通常的信號線寬為:0.2~0.3mm,最細(xì)寬度可達0.05~0.07mm,電源線為1.2~2.5mm。

    數(shù)字電路的PCB設(shè)計可用較寬的地導(dǎo)線組成一個回路,構(gòu)成一個地網(wǎng)來使用,但要切記模擬電路的地不能這樣使用。使用大面積銅層作地線,在印制板上把沒被使用的地方都與地相連,作地線使用或是做成多層板,電源,地線各占用一層。
     

    PCB地線布線規(guī)范

    圖3 地線布線規(guī)范


    四、數(shù)字電路與模擬電路的共地處理

    現(xiàn)在,許多的PCB不再是單一功能的電路了,而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成,因此在布線時就需要考慮到它們之間互相干擾的問題,特別是地線上的噪音干擾。

    數(shù)字電路頻率高,模擬電路敏感度強,對信號線來說,高頻的信號線要盡可能的遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件,而對地線來說,整個PCB對外界的結(jié)點只能有一個,所以必須要在PCB內(nèi)部處理號數(shù)字電路及模擬電路共地的問題,而在電路板內(nèi)部,數(shù)字電路的地和模擬電路的地實際上是分開的,只是在PCB與外界連接的接口處(如插頭等)。數(shù)字電路的地與模擬電路地有一點短接,請注意,只有一個連接點,也有在PCB上不共地的,這由系統(tǒng)設(shè)計來決定。

    五、信號線布在電(地)層上

    在多層印制板布線時,由于信號線層沒布完的線已剩不多,再多加層數(shù)就會造成浪費,也會增加工作量及成本,可考慮在電(地)層上進行布線,首先應(yīng)考慮用電源層,其次才是地層,因為可最好的保留地層的完整性。

    好了,這就是PCB布線過程中需要注意的一些問題,你在布線終于到了哪些問題了?也可以在下面的網(wǎng)站中分享出來,讓我們共同學(xué)習(xí)。

    電子元件技術(shù)網(wǎng)http://bbs.cntronics.com/forum-153-1.html

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