pcb设计中常见问题

time : 2019-03-01 13:53       作者:凡亿pcb

在高速pcb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。首先理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,另一个用来接纳信号(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局部,临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坚持恒定。
线路板成为“可控阻抗板”的关键是使一切线路的特性阻抗满足一个规则值,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坚持恒定。
但是,终究什么是特性阻抗?了解特性阻抗最简单的办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挪动时,这相似图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伏特的电池衔接到传输线的前端(它位于发送线路和回路之间),一旦衔接,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,这个信号的确是发送线路和回路之间的电压差,它能够从发送线路的任何一点和回路的相临点来权衡。图2是该电压信号的传输表示图。
Zen的办法是先“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纳秒行进了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,这必需加一些正电荷到发送线路,而加一些负电荷到接纳线路。每挪动0.06英寸,必需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,必需对传输线路的另外一段停止充电,然后信号开端沿着这一段传播。电荷来自传输线前端的电池,当沿着这条线挪动时,就给传输线的连续局部充电,因此在发送线路和回路之间构成了1伏特的电压差。每行进0.01纳秒,就从电池中取得一些电荷(±Q),恒定的时间距离(±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践上与流出的正电流相等,而且正好在信号波的前端,交流电流经过上、下线路组成的电容,完毕整个循环过程。
PCB(Printed Circuit Board)印刷电路板的缩写
详细办法如下
1. 目的和作用
1.1 标准设计作业,进步消费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声响等产品 。
3. 责 任 。态度
3.1 XXX 开发部的一切电子工程师、技术员及电脑绘图员等 。
4. 资历和培 训
4.1 有电子技术根底;
4.2 有电脑根本操作常识;
4.3 熟习应用电脑PCB 绘图软件.
5. 工作指导(有长度单位为MM)
5.1 铜箔最小线宽:面板0.3MM,面板0.2MM 边缘铜箔最小要1.0MM
5.2 铜箔最小间隙:面板:0.3MM,面板:0.2MM.
5.3 铜箔与板边最小间隔为0.55MM,元件与板边最小间隔为5.0MM,盘与板边最小间隔为4.0MM
5.4 普通通孔装置元件的焊盘的大小(径)孔径的两倍,双面板最小1..5MM,单面板最小为2.0MM,议(2.5MM)假如不能用圆形焊盘,用腰圆形焊盘,小如下图所示(如有规范元件库,
则以规范元件库为准)
焊盘长边、短边与孔的关系为 :
5.5 电解电容不可触及发热元件,大功率电阻,敏电阻,压器, 热器等.解电容与散热器的距离最小为10.0MM,它元件到散热器的距离最小为2.0MM.
5.6 大型元器件(如:变压器、直径15.0MM 以上的电解电容、大电流的插座等)加大铜箔及上锡面积如下图;阴影局部面积肥最小要与焊盘面积相等 。
5.7 螺丝孔半径5.0MM 内不能有铜箔(请求接地外)元件.(按构造图请求).
5.8 上锡位不能有丝印油.
5.9 焊盘中心距小于2.5MM 的,相邻的焊盘周边要有丝印油包裹,印油宽度为0.2MM(议0.5MM).
5.10 跳线不要放在IC 下面或马达、电位器以及其它大致积金属外壳的元件下.
5.11 在大面积pcb设计中(约超越500CM2 以上),避免过锡炉时PCB 板弯曲,在PCB 板中间留一条5 至10MM 宽的空隙不放元器件(走线),用来在过锡炉时加上避免PCB 板弯曲的压条,下图的阴影区::
5.12 每一粒三极管必需在丝印上标出e,c,b 脚.
5.13 需求过锡炉后才焊的元件,盘要开走锡位,向与过锡方向相反,度视孔的大小为0.5MM 到1.0MM如下图 :
5.14 设计双面板时要留意,金属外壳的元件,插件时外壳与印制板接触的,顶层的焊盘不可开,一定要用绿油或丝印油盖住(例如两脚的晶振)。
5.15 为减少焊点短路,一切的双面印制板,过孔都不开绿油窗。
5.16 每一块PCB 上都必需用实心箭头标出过锡炉的方向:
5.17 孔洞间间隔最小为1.25MM(双面板无效)
5.18 规划时,DIP 封装的IC 摆放的方向必需与过锡炉的方向成垂直,不可平行,如下图;假如规划上有艰难,可允许程度放置IC (OP 封装的IC 摆放方向与DIP 相反)。
5.19 布线方向为程度或垂直,由垂直转入程度要走45 度进入。
5.20 元件的安放为程度或垂直。
5.21 丝印字符为程度或右转90 度摆放。
5.22 若铜箔入圆焊盘的宽度较圆焊盘的直径小时,则需加泪滴。如图 :
5.23 物料编码和设计编号要放在板的空位上。
5.24 把没有接线的中央合理地作接地或电源用 。
5.25 布线尽可能短,特别留意时钟线、低电平信号线及一切高频回路布线要更短。
5.26 模仿电路及数字电路的地线及供电系统要完整分开 。
5.27 假如印制板上有大面积地线和电源线区(面积超越500 平方毫米),应部分开窗口。如图 :
5.28 电插印制板的定位孔规则如下,阴影局部不可放元件,手插元件除外,L 的范围是50 330mm,H的范围是50 250mm,果小于50X50 则要拼板开模方可电插,假如超越330X250 则改为手插板。定位孔需在长边上。
PCB设计根本概念
1)尽量少用过
孔,一旦选用了过孔,务必处置好它与周边各实体的间隙,特别是容易被无视的中间各层与过孔不相连的线与过孔的间隙,假如是自动布线,可在“过孔数量最小化” ( Via Minimiz8tion)子菜单里选择“on”项来自动处理。(2)需求的载流量越大,所需的过孔尺寸越大,如电源层和地层与其它层联接所用的过孔就要大一些。
3、丝印层(Overlay)
为便当电路的装置和维修等,在印刷板的上下两外表印刷上所需求的标志图案和文字代号等,例如元件标号和标称值、元件外廓外形和厂家标志、消费日期等等。不少初学者设计丝印层的有关内容时,只留意文字符号放置得划一美观,疏忽了实践制出的PCB效果。他们设计的印板上,字符不是被元件挡住就是侵入了助焊区域被抹赊,还有的把元件标号打在相邻元件上,如此种种的设计都将会给装配和维修带来很大不便。正确的丝印层字符布置准绳是:”不出歧义,见缝插针,美观大方”。
4、SMD的特殊性
Protel封装库内有大量SMD封装,即外表焊装器件。这类器件除体积小巧之外的最大特性是单面散布元引脚孔。因而,选用这类器件要定义好器件所在面,以免“丧失引脚(Missing Plns)”。另外,这类元件的有关文字标注只能随元件所在面放置。
5、网格状填充区(External Plane )和填充区(Fill)
正如两者的名字那样,网络状填充区是把大面积的铜箔处置成网状的,填充区仅是完好保存铜箔。初学者设计过程中在计算机上常常看不到二者的区别,本质上,只需你把图面放大后就了如指掌了。正是由于平常不容易看出二者的区别,所以运用时更不留意对二者的辨别,要强调的是,前者在电路特性上有较强的抑止高频干扰的作用,适用于需做大面积填充的中央,特别是把某些区域当做屏蔽区、分割区或大电流的电源线时尤为适宜。后者多用于普通的线端部或转机区等需求小面积填充的中央。
6、焊盘( Pad)
焊盘是PCB设计中最常接触也是最重要的概念,但初学者却容易无视它的选择和修正,在设计中千篇一概地运用圆形焊盘。选择元件的焊盘类型要综合思索该元件的外形、大小、布置方式、振动和受热状况、受力方向等要素。Protel在封装库中给出了一系列不同大小和外形的焊盘,如圆、方、八角、圆方和定位用焊盘等,但有时这还不够用,需求本人编辑。例如,对发热且受力较大、电流较大的焊盘,可自行设计成“泪滴状”,在大家熟习的彩电PCB的行输出变压器引脚焊盘的设计中,不少厂家正是采用的这种方式。普通而言,自行编辑焊盘时除了以上所讲的以外,还要思索以下准绳:
(1)外形上长短不分歧时要思索连线宽度与焊盘特定边长的大小差别不能过大;
(2)需求在元件引角之间走线时选用长短不对称的焊盘常常事半功倍;
(3)各元件焊盘孔的大小要按元件引脚粗细分别编辑肯定,准绳是孔的尺寸比引脚直径大0.2- 0.4毫米。
7、各类膜(Mask)
这些膜不只是pcb制造工艺过程中必不可少的,而且更是元件焊装的必要条件。按“膜”所处的位置及其作用,“膜”可分为元件面(或焊接面)助焊膜(TOp or Bottom 和元件面(或焊接面)阻焊膜(TOp or BottomPaste Mask)两类。 望文生义,助焊膜是涂于焊盘上,进步可焊性能的一层膜,也就是在绿色板子上比焊盘略大的各淡色圆斑。阻焊膜的状况正好相反,为了使制成的板子顺应波峰焊等焊接方式,请求板子上非焊盘处的铜箔不能粘锡,因而在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料,用于阻止这些部位上锡。可见,这两种膜是一种互补关系。由此讨论,就不难肯定菜单中
相似“solder Mask En1argement”等项目的设置了。
8、飞线,飞线有两重含义:
(1)自动布线时供察看用的相似橡皮筋的网络连线,在经过网络表调入元件并做了初步规划后,用“Show 命令就能够看到该规划下的网络连线的穿插情况,不时调整元件的位置使这种穿插最少,以取得最大的自动布线的布通率。这一步很重要,能够说是磨刀不误砍柴功,多花些时间,值!另外,自动布线完毕,还有哪些网络尚未布通,也可经过该功用来查找。找出未布通网络之后,可用手工补偿,真实补偿不了就要用到“飞线”的第二层含义,就是在未来的印板上用导线连通这些网络。要交待的是,假如该电路板是大批量自动线消费,可将这种飞线视为0欧阻值、具有统一焊盘间距的电阻元
件来停止设计.
印刷电路板(Printed circuit board,PCB)简直会呈现在每一种电子设备当中。假如在某样设备中有电子零件,那么它们也都是镶在大小各异的PCB上。除了固定各种小零件外,PCB的主要功用是提供上头各项零件的互相电气衔接。随着电子设备越来越复杂,需求的零件越来越多,PCB上头的线路与零件也越来越密集了。 规范的PCB长得就像这样。裸板(上头没有零件)也常被称为「印刷线路板Printed Wiring Board(PWB)」。
板子自身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制造成。在外表能够看到的细小线路资料是铜箔,本来铜箔是掩盖在整个板子上的,而在制造过程中部份被蚀刻处置掉,留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线(conductor pattern)或称布线,并用来提供PCB上零件的电路衔接。
为了将零件固定在PCB上面,我们将它们的接脚直接焊在布线上。在最根本的PCB(单面板)上,零件都集中在其中一面,导线则都集中在另一面。这么一来我们就需求在板子上打洞,这样接脚才干穿过板子到另一面,所以零件的接脚是焊在另一面上的。由于如此,PCB的正背面分别被称为零件面(Component Side)与焊接面(Solder Side)。
假如PCB上头有某些零件,需求在制造完成后也能够拿掉或装回去,那么该零件装置时会用到插座(Socket)。由于插座是直接焊在板子上的,零件能够恣意的拆装。下面看到的是ZIF(Zero Insertion Force,零拨插力式)插座,它能够让零件(这里指的是CPU)能够轻松插进插座,也能够拆下来。插座旁的固定杆,能够在您插进零件后将其固定。
假如要将两块PCB互相连结,普通我们都会用到俗称「金手指」的边接头(edge connector)。金手指上包含了许多暴露的铜垫,这些铜垫事实上也是PCB布线的一部份。通常衔接时,我们将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB上适宜的插槽上(普通叫做扩大槽Slot)。在计算机中,像是显现卡,声卡或是其它相似的界面卡,都是借着金手指来与主机板衔接的。
PCB上的绿色或是棕色,是阻焊漆(solder mask)的颜色。这层是绝缘的防护层,能够维护铜线,也能够避免零件被焊到不正确的中央。在阻焊层上另外会印刷上一层丝网印刷面(silk screen)。通常在这上面会印上文字与符号(大多是白色的),以标示出各零件在板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面(legend)。
在PCB设计中,其真实正式布线前,还要经过很漫长的步骤,以下就是PCB设计主要的流程:
系统规格 首先要先规划出该电子设备的各项系统规格。包含了系统功用,本钱限制,大小,运作情形等等。
系统功用区块图 接下来必需要制造出系统的功用方块图。方块间的关系也必需要标示出来。
将系统分割几个PCB 将系统分割数个PCB的话,不只在尺寸上能够减少,也能够让系统具有晋级与交流零件的才能。系统功用方块图就提供了我们分割的根据。像是计算机就能够分红主机板、显现卡、声卡、软盘驱动器和电源等等。
决议运用封装办法,和各PCB的大小 当各PCB运用的技术和电路数量都决议好了,接下来就是决议板子的大小了。假如pcb设计的过大,那么封装技术就要改动,或是重新作分割的动作。在选择技术时,也要将线路图的质量与速度都考量进去。