PCB布局布线基础技巧问答_百度文库
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PCB布局布线基础技巧问答
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你可能喜欢一、问：在小信号电路中一段很短的铜线所具有的电阻一定不重要吧?答：印制PCB线路板的导电带做得比较宽，增益误差会降低。在模拟电路中通常使用比较宽的导电带为好，但是许多印制线路板的设计者(和印制线路板设计程序)更喜欢采用最小宽度的导电带以便于信号线的布置。总之，在所有可能出现问题的地方，计算导电带的电阻并分析其作用，这是非常重要的。二、问：前面介绍了有关单纯电阻的问题，的确一定存在一些电阻，其性能完全符合我们的预料。请问一段导线的电阻会怎样呢?答：情况不一样。你所指的是一段导线或者是起导线作用的PCB线路板中的一段导电带。由于室温超导体至今还没问世，所以任何一段金属导线都起到低阻值电阻器的作用（它也具有电容和电感的作用），这样必须考虑它对电路的影响。三、问：宽度过大的导电带与印制线路板背面的金属层构成的电容会有问题吗?答：问题很小。虽然由印制线路板的导电带构成的电容很重要，但总是应该先估算一下。如果不存在上述情况，即使较宽的导电带形成很大的电容也不会带来问题。若带来问题，可去掉一小块接地平面的面积，以减小对地的电容。四、问：什么是接地平面?答：假如一块印制线路板的整个一面（或者一块多层印制线路板的整个夹层）的铜箔用来接地，那么这就是我们所说的接地平面。任何地线的排布都要使其具有尽可能小的电阻和电感。倘若一个系统使用一个接地平面，那么它受接地噪声影响的可能性很小。且接地平面具有屏蔽和散热的作用。五、问：这里所说的接地平面对制造厂家来说很困难，对吗?答：在20年前这方面确实有些问题。今天由于印制线路中的粘结剂、阻焊剂和波峰焊技术的改进使制造接地平面已成为印制线路板的常规作业。六、问：你说一个系统使用一个接地平面使其遭受地噪声的可能性很小，留下来的接地噪声问题还有什么不能解决?答：尽管有一个接地平面，但是其电阻和电感却不为零，倘若外部电流源足够强，它将影响精密的信号。通过合理地排布印制线路板，使大电流不能流到影响精密信号产生接地电压的区域，这个问题就能减到最小。有时在接地平面上断开或开缝可以使大的接地电流从敏感区域改变流向，但是强行改变接地平面也能使信号绕道进入灵敏区域，所以这样的工艺技术必须小心使用。七、问：怎样才能知道在一个接地平面上产生的电压降?答：通常电压降可以测量到，但有时候可以根据接地平面材料的电阻和电流所经过的导电带的长度进行计算，不过计算可能很复杂。在直流到低频（50kHz）范围内的电压可以用仪表放大器。放大器的地假如与其电源地分开，则示波器必须连接到所用电源电路的电源地。led照明接地平面上任意两点间的电阻可以用探头加到这两点上进行测量。放大器增益和示波器灵敏度综合起来可使测量灵敏度达到5μV/div。放大器的噪声将增大示波器波形曲线的宽度，大约为3μV，但还是有可能使测量的分辨率达到约1μV水平，这足够判别大多数接地噪声，并且置信度可达80%。八、问：高频接地噪声如何测量?答：使用合适的宽频带仪表放大器测量高频接地噪声是很困难的，所以使用高频和甚高频无源探头较为适当。它由铁氧体磁环（外径为6～8mm）组成，磁环上有两个线圈，每个线圈6～10匝。为了构成一个高频隔离变压器，一个线圈连到频谱分析仪输入端，另一个线圈连到探头。测试方法与低频情况类似，但频谱分析仪用幅频特性曲线表示噪声。这与时域特性不同，噪声源可以根据它们的频率特征很容易进行区别。此外使用频谱分析仪的灵敏度至少比使用宽频带示波器高60dB。【分享】如果您觉得本文有用，请点击右上角“…”扩散到朋友圈！关注电子工程专辑请搜微信号:“eet-china”或点击本文标题下方“电子工程专辑”字样,进入官方微信“关注”。电子工程专辑(eet-china)　
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1.元件排列规则
1).在通常条件下,所有的元件均应布置在印制电路的同一面上，只有在顶层元件过密时，才能将一些高度有限并且发热量小的器件，如贴片电阻、贴片电容、贴IC等放在底层。
2).在保证电气性能的前提下，元件应放置在栅格上且相互平行或垂直排列，以求整齐、美观，一般情况下不允许元件重叠；元件排列要紧凑，输入和输出元件尽量远离。
3).某元器件或导线之间可能存在较高的电位差，应加大它们的距离，以免因放电、击穿而引起意外短路。
4).带高电压的元件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。
5).位于板边缘的元件，离板边缘至少有2个板厚的距离
6).元件在整个板面上应分布均匀、疏密一致。
2.按照信号走向布局原则
1).通常按照信号的流程逐个安排各个功能电路单元的位置，以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它进行布局。
2).元件的布局应便于信号流通，使信号尽可能保持一致的方向。多数情况下，信号的流向安排为从左到右或从上到下，与输入、输出端直接相连的元件应当放在靠近输入、输出接插件或连接器的地方。
3.防止电磁干扰
1).对辐射电磁场较强的元件，以及对电磁感应较灵敏的元件，应加大它们相互之间的距离或加以屏蔽，元件放置的方向应与相邻的印制导线交叉。
2).尽量避免高低电压器件相互混杂、强弱信号的器件交错在一起。
3).对于会产生磁场的元件，如变压器、扬声器、电感等，布局时应注意减少磁力线对印制导线的切割，相邻元件磁场方向应相互垂直，减少彼此之间的耦合。
4).对干扰源进行屏蔽，屏蔽罩应有良好的接地。
5).在高频工作的电路，要考虑元件之间的分布参数的影响。
4. 抑制热干扰
1).对于发热元件，应优先安排在利于散热的位置，必要时可以单独设置散热器或小风扇，以降低温度，减少对邻近元件的影响。
2).一些功耗大的集成块、大或中功率管、电阻等元件，要布置在容易散热的地方，并与其它元件隔开一定距离。
3).热敏元件应紧贴被测元件并远离高温区域，以免受到其它发热功当量元件影响，引起误动作。
4).双面放置元件时，底层一般不放置发热元件。
5.可调元件的布局
对于电位器、可变电容器、可调电感线圈或微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求，若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应；若是机内调节，则应放置在印制电路板于调节的地方。
印刷电路板的设计
SMT线路板是表面贴装设计中不可缺少的组成之一。SMT线路板是电子产品中电路元件与器件的支撑件，它实现了电路元件和器件之间的电气连接。随着电子技术发展，pcb板的体积越来越小，密度也越来越高，并且PCB板层不断地增加，因此，要求PCB在整体布局、抗干扰能力、工艺上和可制造性上要求越来越高。
印刷电路板设计的主要步骤；
..1：绘制原理图。
..2：元件库的创建。
..3：建立原理图与印制板上元件的网络连接关系。
..4：布线和布局。
..5：创建印制板生产使用数据和贴装生产使用数据。
..PCB上的元件位置和外形确定后，再考虑PCB的布线。
..一、有了元件的位置，根据元件位置进行布线，印制板上的走线尽可能短是一个原则。走线短，占用通道和面积都小，这样直通率会高一些。在PCB板上的输入端和输出端的导线应尽量避开相邻平行，最好在二线间放有地线。以免发生电路反馈藕合。印制板如果为多层板，每个层的信号线走线方向与相邻板层的走线方向要不同。对于一些重要的信号线应和线路设计人员达成一致意见，特别差分信号线，应该成对地走线，尽力使它们平行、靠近一些，并且长短相差不大。PCB板上所有元件尽量减少和缩短元器件之间的引线和连接，PCB板中的导线最小宽度主要由导线与绝缘层基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定。当铜箔厚度为0.05mm，宽度为1-1.5mm时，通过2A的电流，温度不会高于3度。导线宽度1.5mm时可满足要求，对于集成电路，尤其是数字电路，通常选用0.02-0.03mm。当然，只要允许，我们尽可能的用宽线，特别是PCB板上的电源线和地线，导线的最小间距主要是由最不坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。对于一些集成电路（IC）以工艺角度考虑可使间距小于5-8mm。印制导线的弯曲处一般用圆弧最小，避免使用小于90度弯的走线。而直角和夹角在高频电路中会影响电性能，总之，印制板的布线要均匀，疏密适当，一致性好。电路中尽量避开使用大面积铜箔，否则，在使用过程中时间过长产生热量时，易发生铜箔膨胀和脱落现象，如必须使用大面积铜箔时，可采用栅格状导线。导线的端口则是焊盘。焊盘中心孔要比器件引线直径大一些。焊盘太大在焊接中易形成虚焊，焊盘外径D一般不小于（d＋1.2）mm，其中d为孔径，对于一些密度比较大的元件的焊盘最小直径可取（d+1.0）mm，焊盘设计完成后，要在印制板的焊盘周围画上器件的外形框，同时标注文字和字符。一般文字或外框的高度应该在0.9mm左右，线宽应该在0.2mm左右。并且标注文字和字符等线不要压在焊盘上。如果为双层板，则底层字符应该镜像标注。
..二、为了使所设计的产品更好有效地工作，PCB在设计中不得不考虑它的抗干扰能力，并且与具体的电路有着密切的关系。
..线路板中的电源线、地线等设计尤为重要，根据不同的电路板流过电流的大小，尽量加大电源线的宽度，从而来减小环路电阻，同时电源线与地线走向以及数据传送方向保持一致。有助于电路的抗噪声能力的增强。PCB上即有逻辑电路又有线性电路，使它们尽量分开，低频电路可采用单点并联接地，实际布线可把部分串联后再并联接地，高频电路采用多点串连接地。地线应短而粗，对于高频元件周围可采用栅格大面积地箔，地线应尽量加粗，如果地线很细的导线，接地电位随电流的变化，使抗噪性能降低。因此应加粗接地线，使其能达到三位于电路板上的允许电流。如果设计上允许可以使接地线在2-3mm以上的直径宽度，在数字电路中，其接地线路布成环路大多能提高抗噪声能力。PCB的设计中一般常规在印制板的关键部位配置适当的退藕电容。在电源入端跨线接10-100uF的电解电容，一般在20-30管脚的附近，都应布置一个0.01PF的瓷片电容，一般在20-30管脚的集成电路芯片的电源管脚附近，都应布置一个0.01PF的磁片电容，对于较大的芯片，电源引脚会有几个，最好在它们附近都加一个退藕电容，超过200脚的芯片，则在它四边上都加上至少二个退藕电容。如果空隙不足，也可4-8个芯片布置一个1-10PF钽电容，对于抗干扰能力弱、关断电源变化大的元件应在该元件的电源线和地线之间直接接入退藕电容，以上无论那种接入电容的引线不易过长。
..三、线路板的元件和线路设计完成后，接上来要考虑它的工艺设计，目的将各种不良因素消灭在生产开始之前，同时又要兼顾线路板的可制造性，以便生产出优质的产品和批量进行生产。
..前面在说元件得定位及布线时已经把线路板的工艺方面涉及到一些。线路板的工艺设计主要是把我们设计出的线路板与元件通过SMT生产线有机的组装在一起，从而实现良好电气连接达到我们设计产品的位置布局。焊盘设计，布线以抗干扰性等还要考虑我们设计出的板子是不是便于生产，能不能用现代组装技术－SMT技术进行组装，同时要在生产中达到不让产生不良品的条件产生设计高度。具体有以下几个方面：
..1：不同的SMT生产线有各自不同的生产条件，但就PCB的大小，pcb的单板尺寸不小于200*150mm。如果长边过小可以采用拼版，同时长与宽之比为3：2或4：3电路板面尺寸大于200&150mm时，应考虑电路板所受的机械强度。
..2：当电路板尺寸过小，对于SMT整线生产工艺很难，更不易于批量生产，最好方法采用拼板形式，就是根据单板尺寸，把2块、4块、6块等单板组合到一起，构成一个适合批量生产的整板，整板尺寸要适合可贴范围大小。
..3：为了适应生产线的贴装，单板要留有3-5mm的范围不放任何元件，拼板留有3-8mm的工艺边，工艺边与PCB的连接有三种形式：A无搭边，有分离槽，B有搭边，又有分离槽，C有搭边，无分离槽。设有冲裁用工艺搭国。根据PCB板的外形，有途等适用不同的拼板形式。对PCB的工艺边根据不同机型的定位方式不同，有的要在工艺边上设有定位孔，孔的直径在4-5厘米，相对比而言，要比边定位精度高，因此有定位孔定位的机型在进行PCB加工时，要设有定位孔，并且孔设计的要标准，以免给生产带来不便。
..4：为了更好的定位和实现更高的贴装精度，要为PCB设上基准点，有无基准点和设的好与坏直接影响到SMT生产线的批量生产。基准点的外形可为方形、圆形、三角形等。并且直径大约在1-2mm范围之内，在基准点的周围要在3-5mm的范围之内，不放任何元件和引线。同时基准点要光滑、平整，不要任何污染。基准点的设计不要太靠近板边，要有3-5mm的距离。
..5：从整体生产工艺来说，其板的外形最好为距形，特别对于波峰焊。采用矩形便于传送。如果PCB板有缺槽要用工艺边的形式补齐缺槽，对于单一的SMT板允许有缺槽。但缺槽不易过大应小于有边长长度的1/3。
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