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經(jīng)驗(yàn)分享:如何設(shè)計(jì)好一塊雙層PCB板?

發(fā)布時(shí)間:2016-10-18 責(zé)任編輯:sherry

【導(dǎo)讀】單層PCB板在設(shè)計(jì)中尚且會(huì)遇見各種棘手的問題,不容質(zhì)疑,設(shè)計(jì)雙層PCB板的難度要高更多,那有沒有什么好的方法來幫忙工程師們?cè)O(shè)計(jì)呢?本文就分享一些經(jīng)驗(yàn),教你更好的設(shè)計(jì)一塊雙層PCB板。

雙層pcb板—詞解

PCB( Printed Circuit Board),中文名稱為印制電路板,又稱印刷線路板,是重要的電子部件,是電子元器件的支撐體,是電子元器件電氣連接的載體。由于它是采用電子印刷術(shù)制作的,故被稱為“印刷”電路板。

而雙層pcb板即雙層線路板,雙層線路板這種電路板的兩面都有布線,不過要用上兩面的導(dǎo)線,必須要在兩面間有適當(dāng)?shù)碾娐愤B接才行。這種電路間的“橋梁”叫做導(dǎo)孔。導(dǎo)孔是在pcb上,充滿或涂上金屬的小洞,它可以與兩面的導(dǎo)線相連接。用PROTEL畫雙面pcb板子的時(shí)候,在TopLayer(頂層)上畫導(dǎo)線連接元器件,就是在頂層畫板; 選擇BottomLayer(底層),在底層上畫導(dǎo)線連接元器件,就是在底層上畫板。以上就是畫雙層pcb,意思是在一塊pcb板子的頂層和底層都畫導(dǎo)線。雙面板解決了單面板中因?yàn)椴季€交錯(cuò)的難點(diǎn)(可以通過孔導(dǎo)通到另一面),即正反兩面都有布線,元器件可以焊接在正面,也可以焊接在反面,它更適合用在比單面板更復(fù)雜的電路上。

雙層pcb板—設(shè)計(jì)及布線原則

雙層板地線設(shè)計(jì)成柵狀圍框形成,即在印制板一面布較多的平行地線,另一面為抄板垂直地線,然后在它們交叉的地方用金屬化過孔連接起來(過孔電阻要小)。

為考慮到每個(gè)IC芯片近旁應(yīng)設(shè)有地線,往往每隔1~115cm布一根地線,這樣密集的地線使信號(hào)環(huán)路的面積更小,有利于降低輻射。該地網(wǎng)設(shè)計(jì)方法應(yīng)在布信號(hào)線之前,否則實(shí)現(xiàn)比較困難。

雙層pcb板信號(hào)線布線原則

雙層板在元器件合理布局確定后,緊接著先設(shè)計(jì)地網(wǎng)抄板電源線,再布重要線---敏感線、高頻線,后布一般線---低頻線。關(guān)鍵引線最好有獨(dú)立的電源,地線回路,引線且非常短,所以有時(shí)在關(guān)鍵線邊上布一條地線緊靠信號(hào)線,讓它形成最小的工作回路。

四層板頂面、底面的布線原則同雙層板的信號(hào)線,也是先布關(guān)鍵晶體、晶振電路,時(shí)鐘電路,CPU等信號(hào)線,一定要遵守環(huán)流面積盡量小的原則。

印制板IC電路工作時(shí),前面多次提及環(huán)流面積,實(shí)際它的出處在差模輻射的概念。如差模輻射的定義:電路工作電流在信號(hào)環(huán)路中流動(dòng),這個(gè)信號(hào)環(huán)路會(huì)產(chǎn)生電磁輻射,由于這種電流是差模的,因此信號(hào)環(huán)路產(chǎn)生的輻射稱為差模輻射,其輻射場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算公式:E1=K1·f2·I·A/γ

式中:E1---差模抄板印制板電路空間γ處的輻射場(chǎng)強(qiáng)由差模輻射公式可見,其輻射場(chǎng)強(qiáng)與工作頻率f2、環(huán)流面積A、工作電流I成正比,如當(dāng)工作頻率f確定后,環(huán)流面積的大小是我們?cè)O(shè)計(jì)中可直接控制的關(guān)鍵因素,同時(shí)環(huán)流工作速度、電流只要滿足可靠性,并非越大越好,信號(hào)上跳沿下跳沿越窄,它的諧波分量就越大,越寬,電磁輻射就越高,功率越大其電流必然就大(上述已指出過),這是我們不期望的。

下面給出幾種邏輯電路能滿足輻射B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)允許的環(huán)流面積參考值??梢钥闯?,電路開關(guān)速度越快,則允許的面積越小。

關(guān)鍵的聯(lián)線,如有可能其周圍均可用地線包圍之。另待PCB抄板布線完畢后,可用地線將所有空隙覆蓋,但必須注意這些覆蓋地線都要與大地層低阻抗的聯(lián)體短接,這樣能取得良好的效果(注意:有空隙要求的應(yīng)滿足條件,如爬電距離等)。

雙層pcb板—布線技巧

使用自動(dòng)布線器來設(shè)計(jì)pcb 是吸引人的。大多數(shù)的情形下,自動(dòng)布線對(duì)純數(shù)字的電路(尤其是低頻率信號(hào)且低密度的電路)的動(dòng)作不至于會(huì)有問題。但當(dāng)嘗試使用布線軟件提供的自動(dòng)布線工具做模擬、混合訊號(hào)或高速電路的布線時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)一些問題,而且有可能造成極嚴(yán)重的電路性能問題。[1]  關(guān)于布線有許多要考慮的事項(xiàng),但較為困擾的問題是接地方式。假使接地路徑是由上層開始,每個(gè)裝置的接地皆經(jīng)由在該層上的拉線連接到地線。對(duì)下層的每個(gè)裝置而言,是由電路板右邊的貫孔連接到上層而形成接地回路。使用者在檢查布線方式時(shí)會(huì)看到的立即紅色旗標(biāo)表示存在多個(gè)接地回路。此外,下層的接地回路被一條水平處。可降低數(shù)字切換δi/δt 對(duì)模擬電路造成的影響。  
但須注意的是,這兩片雙層板在電路板的下層都有一個(gè)接地面。如此設(shè)計(jì)是為了讓工程師在做故障排除時(shí)可以迅速地看到布線,此種方式常出現(xiàn)在裝置制造商的示范與評(píng)估板上。但更典型的做法是在電路板的上層鋪上接地面,以降低電磁干(emi)。

雙層pcb板—設(shè)計(jì)操作步驟

1、準(zhǔn)備電路原理圖

2、新建一個(gè)pcb文件并載入元器件封裝庫

3、規(guī)劃電路板

4、裝入網(wǎng)絡(luò)表和元件

5、元器件自動(dòng)布局

6、布局調(diào)整

7、網(wǎng)絡(luò)密度分析

8、布線規(guī)則設(shè)定

9、自動(dòng)布線

10、手動(dòng)調(diào)整布線

雙層pcb板—PCB設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)(嵌入式硬件經(jīng)驗(yàn))
雙層pcb板—PCB設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)(嵌入式硬件經(jīng)驗(yàn))
1. clearance間距一般最小10mil, 高密度布線的話最少也要5mil

2. 從焊座出來的線,要出線至少10mil再變向,不要斜出線,會(huì)產(chǎn)生銳角,不美觀

3. 主電源線(電流比較大)的過孔用雙孔并列方式,防止一個(gè)過孔失效電路不能工作

4.電源入口電容采用100uf并104陶瓷的方式 出口電容容量要足夠大滿足電路要求(大電流時(shí)不會(huì)把電壓瞬間拉低)。關(guān)斷二極管離電源芯片輸出引腳越近越好

5.電源部分電阻電容要核算功率,封裝要滿足功率要求

6. 多個(gè)射頻電路,可以將射頻交叉布在不同層上,減少干擾

7.要注意引線位置,要滿足原理圖,不是信號(hào)相同就可以任意位置可以引出

8.相同特性的信號(hào)線布線時(shí)信號(hào)特性要一樣,走線距離盡量一樣長,過孔數(shù)相同

9.將一些電源的去耦電容濾波電容可以騎在管腳上放于反面,節(jié)省空間也縮短布線距離

10.布線采用經(jīng)緯布線,上下層布線清晰,也能減少過孔,減小干擾

11.繪制原理圖時(shí)要嚴(yán)格核算電源芯片額定電流額定功率,使其滿足實(shí)際負(fù)載要求

12.布線時(shí)要將直插式元件放于周圍,不要放在核心布線區(qū),這樣會(huì)產(chǎn)生穿插,影響經(jīng)緯走線。 防止穿插,因?yàn)楹附訒r(shí)可能刮破線路的組焊層,這樣焊管腳時(shí)就可能產(chǎn)生粘連

13.網(wǎng)絡(luò)芯片下禁止鋪銅

14.焊接時(shí)晶振嚴(yán)謹(jǐn)摔,因?yàn)檫^度的震蕩會(huì)影響其性能

15.板子四角最好做成圓角 防止刮傷
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