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pcb設計板上元件布局有什么要求?

time : 2019-02-27 11:24       作者:凡億pcb

1 pcb設計需要有規劃的設計
Protel 固然具有自動規劃的功用,但并不能完整滿足高頻電路的工作需求,常常要憑仗設計者的經歷,依據詳細狀況,先采用手工規劃的辦法優化調整局部元器件的位置,再分離自動規劃完成PCB的整體設計。規劃的合理與否直接影響到產品的壽命、穩定性、EMC (電磁兼容)等,必需從電路板的整體規劃、布線的可通性和PCB的可制造性、機械構造、散熱、EMI(電磁干擾) 、牢靠性、信號的完好性等方面綜合思索。
普通先放置與機械尺寸有關的固定位置的元器件,再放置特殊的和較大的元器件,最后放置小元器件。同時,要統籌布線方面的請求,高頻元器件的放置要盡量緊湊,信號線的布線才干盡可能短,從而降低信號線的穿插干擾等。
1.1 與機械尺寸有關的定位插件的放置
電源插座、開關、PCB之間的接口、指示燈等都是與機械尺寸有關的定位插件。通常,電源與PCB之間的接口放到PCB的邊緣處,并與PCB 邊緣要有3 mm~5 mm的間距;指示發光二極管應依據需求精確地放置;開關和一些微調元器件,如可調電感、可調電阻等應放置在靠近PCB 邊緣的位置,以便于調整和銜接;需求經常改換的元器件必需放置在器件比擬少的位置,以易于改換。
1.2 特殊元器件的放置
大功率管、變壓器、整流管等發熱器件,在高頻狀態下工作時產生的熱量較多,所以在規劃時應充沛思索通風和散熱,將這類元器件放置在PCB上空氣容易流通的中央。大功率整流管和調整管等應裝有散熱器,并要遠離變壓器。電解電容器之類怕熱的元件也應遠離發熱器件,否則電解液會被烤干,形成其電阻增大,性能變差,影響電路的穩定性。
易發作毛病的元器件,如調整管、電解電容器、繼電器等,在放置時還要思索到維修便當。對經常需求丈量的測試點,在布置元器件時應留意保證測試棒可以便當地接觸。
由于電源設備內部會產生50 Hz走漏磁場,當它與低頻放大器的某些局部交連時,會對低頻放大器產生干擾。因而,必需將它們隔分開或者停止屏蔽處置。放大器各級最好能按原理圖排成直線方式,如此排法的優點是各級的接地電流就在本級閉合活動,不影響其他電路的工作。輸入級與輸出級應當盡可能地遠離,減小它們之間的寄生耦合干擾。
思索各個單元功用電路之間的信號傳送關系,還應將低頻電路和高頻電路分開,模仿電路和數字電路分開。集成電路應放置在PCB的中央,這樣便當各引腳與其他器件的布線銜接。
電感器、變壓器等器件具有磁耦合,彼此之間應采用正交放置,以減小磁耦合。另外,它們都有較強的磁場,在其四周應有恰當大的空間或停止磁屏蔽,以減小對其他電路的影響。
在PCB的關鍵部位要配置恰當的高頻退耦電容,如在PCB電源的輸入端應接一個10μF~100 μF的電解電容,在集成電路的電源引腳左近都應接一個0.01 pF左右的瓷片電容。有些電路還要配置恰當的高頻或低頻扼流圈,以減小上下頻電路之間的影響。這一點在原理圖設計和繪制時就應給予思索,否則也將會影響電路的工作性能。
元器件排列時的間距要恰當,其間距應思索到它們之間有無可能被擊穿或打火。
含推挽電路、橋式電路的放大器,布置時應留意元器件電參數的對稱性和構造的對稱性,使對稱元器件的散布參數盡可能分歧。
在對主要元器件完成手動規劃后,應采用元器件鎖定的辦法,使這些元器件不會在自動規劃時挪動。即執行Edit change命令或在元器件的Properties選中Locked就能夠將其鎖定不再挪動。
1.3 普通元器件的放置
關于普通的元器件,如電阻、電容等,應從元器件的排列劃一、占用空間大小、布線的可通性和焊接的便當性等幾個方面思索,可采用自動規劃的方式。
2 布線的設計
布線是在合理規劃的根底上完成高頻PCB 設計的總體請求。布線包括自動布線和手動布線兩種方式。通常,無論關鍵信號線的數量有幾,首先對這些信號線停止手動布線,布線完成后對這些信號線布線停止認真檢查,檢查經過后將其固定,再對其他布線停止自動布線。即采用手動和自動布線相分離來完成PCB的布線。
在高頻PCB的布線過程中應特別留意以下幾個方面問題。
2.1 布線的走向
電路的布線最好依照信號的流向采用全直線,需求轉機時可用45°折線或圓弧曲線來完成,這樣能夠減少高頻信號對外的發射和互相間的耦合。高頻信號線的布線應盡可能短。要依據電路的工作頻率,合理地選擇信號線布線的長度,這樣能夠減少散布參數,降低信號的損耗。制造雙面板時,在相鄰的兩個層面上布線最好互相垂直、斜交或彎曲相交。防止互相平行,這樣能夠減少互相干擾和寄生耦合。
高頻信號線與低頻信號線要盡可能分開,必要時采取屏蔽措施,避免互相間干擾。關于接納比擬弱的信號輸入端,容易遭到外界信號的干擾,能夠應用地線做屏蔽將其包圍起來或做好高頻接插件的屏蔽。同一層面上應該防止平行走線,否則會引入散布參數,對電路產生影響。若無法防止時可在兩平行線之間引入一條接地的銅箔,構成隔離線。
在數字電路中,關于差分信號線,應成對地走線,盡量使它們平行、靠近一些,并且長短相差不大。
2.2 布線的方式
在PCB的布線過程中,走線的最小寬度由導線與絕緣層基板之間的粘附強度以及流過導線的電流強度所決議。當銅箔的厚度為0.05mm、寬度為1mm ~1.5 mm時,能夠經過2A電流。溫度不會高于3 ℃,除一些比擬特殊的走線外,同一層面上的其他布線寬度應盡可能分歧。在高頻電路中布線的間距將影響散布電容和電感的大小,從而影響信號的損耗、電路的穩定性以及惹起信號的干擾等。在高速開關電路中,導線的間距將影響信號的傳輸時間及波形的質量。因而,布線的最小間距應大于或等于0.5 mm,只需允許,PCB布線最好采用比擬寬的線。
印制導線與PCB的邊緣應留有一定的間隔(不小于板厚) ,這樣不只便于裝置和停止機械加工,而且還進步了絕緣性能。
布線中遇到只要繞大圈才干銜接的線路時,要應用飛線,即直接用短線銜接來減少長間隔走線帶來的干擾。
含有磁敏元件的電路其對四周磁場比擬敏感,而高頻電路工作時布線的拐彎處容易輻射電磁波,假如PCB中放置了磁敏元件,則應保證布線拐角與其有一定的間隔。
同一層面上的布線不允許有穿插。關于可能穿插的線條,可用“鉆”與“繞”的方法處理,即讓某引線從其他的電阻、電容、三極管等器件引腳下的空隙處“鉆”過去,或從可能穿插的某條引線的一端“繞”過去。在特殊狀況下,假如電路很復雜,為了簡化設計,也允許用導線跨接處理穿插問題。
當高頻電路工作頻率較高時,還需求思索布線的阻抗匹配及天線效應問題。
2。3 電源線與地線的布線請求
依據不同工作電流的大小,盡量加大電源線的寬度。高頻PCB應盡量采用大面積地線并規劃在PCB的邊緣,能夠減少外界信號對電路的干擾;同時,能夠使PCB的接地線與殼體很好地接觸,使PCB的接地電壓愈加接近于大地電壓。應依據詳細狀況選擇接中央式,與低頻電路有所不同,高頻電路的接地線應該采用就近接地或多點接地的方式,接地線短而粗,以盡量減少地阻抗,其允許電流請求可以到達3倍于工作電流的規范。揚聲器的接地線應接在PCB 功放輸出級的接地點,切勿恣意接地。
在布線過程中還應該及時地將一些合理的布線鎖定,以免屢次反復布線。即執行EditselectNet命令在預布線的屬性當選中Locked就能夠將其鎖定不再挪動。
3 pcb焊盤及敷銅的設計
3.1 焊盤與孔徑
在保證布線最小間距不違背設計的電氣間距的狀況下,焊盤的設計應較大,以保證足夠的環寬。普通焊盤的內孔要比元器件的引線直徑略微大一點,設計過大,容易在焊接中構成虛焊。焊盤外徑D 普通不小于(d+1。2)mm,其中d為焊盤內孔徑,關于一些密度比擬大的PCB ,焊盤的最小值能夠取(d+1。0) mm。焊盤的外形通常設置為圓形,但是關于DIP封裝的集成電路的焊盤最好采用跑道形,這樣能夠在有限的空間內增大焊盤的面積,有利于集成電路的焊接。布線與焊盤的銜接應平滑過渡,即當布線進入圓焊盤的寬度較圓焊盤的直徑小時,應采用補淚滴設計。
需求留意的是,焊盤內孔徑d的大小是不同的,應當依據實踐元器件引線直徑的大小加以思索,如元件孔、裝置孔和槽孔等。而焊盤的孔距也要依據實踐元器件的裝置方式停止思索,如電阻、二極管、管狀電容器等元件有“立式”、“臥式”兩種裝置方式,這兩種方式的孔距是不同的。此外,焊盤孔距的設計還要思索元器件之間的最小間隙請求,特別是特殊元器件之間的間隙需求由焊盤間的孔距來保證。
在高頻PCB中,還要盡量減少過孔的數量,這樣既可減少散布電容,又能增加PCB的機械強度。總之,在高頻PCB的設計中,焊盤及其外形、孔徑與孔距的設計既要思索其特殊性,又要滿足消費工藝的請求。采用標準化的設計,既可降低產品本錢,又可在保證產質量量的同時進步消費的效率。
3。2 敷銅
敷銅的主要目的是進步電路的抗干擾才能,同時關于PCB散熱和PCB的強度有很大益處,敷銅接地又能起到屏蔽的作用。但是不能運用大面積條狀銅箔,由于在PCB的運用中時間太長時會產生較大熱量,此時條狀銅箔容易發作收縮和零落現象,因而,在敷銅時最好采用柵格狀銅箔,并將此柵格與電路的接地網絡連通,這樣柵格將會有較好的屏蔽效果,柵格網的尺寸由所要重點屏蔽的干擾頻率而定。
在完成布線、焊盤和過孔的設計后,應執行DRC(設計規則檢查) 。在檢查結果中細致列出了所設計的圖與所定義的規則之間的差別,可查出不契合請求的網絡。但是,首先應在布線前對DRC停止參數設定才可運轉DRC,即執行ToolsDesign Rule Check命令。
4 完畢語
高頻電路pcb設計是一個復雜的過程,觸及的要素很多,都可能直接關系到高頻電路的工作性能。因而,設計者需求在實踐的工作中不時研討和探究,不時積聚經歷,并分離新的EDA (電子設計自動化)技術才干設計出性能優秀的高頻電路PCB。