PCB 設計技巧

1、PCBPCB 設計與技巧設計與技巧報報 告告 內(nèi)內(nèi) 容容vPCB 概述vPCB 設計流程vPCB Layout 設計vPCB Layout 技巧vEMC 知識v附錄A、B第一部分PCB 概 述PCB 概 述1、PCB中文印刷電路板英文Printed Circuit Board2、PCB板的質(zhì)量由基材的選用，組成電路各要素的物理特性決定的。PCB 概 述 3、PCB的材料分類（剛性、撓性） A、酚醛紙質(zhì)層壓板 B、環(huán)氧紙質(zhì)層壓板 C、聚酯玻璃氈層壓板 D、環(huán)氧玻璃布層壓板 E、聚酯薄膜 F、聚酰亞胺薄膜 G、氟化乙丙烯薄膜剛性撓性PCB 概 述 4、PCB基板材料 A、 FR4 B、聚酰亞氨 C

2、、聚四氟乙烯 D、 (G10) E、FR5 (G11) PCB 概 述 5、組成PCB的物理特性 A、導線（線寬、線距） B、過孔 C、焊盤 D、槽 E、表面涂層PCB 概 述 6、PCB板按層數(shù)來分 A、單面板（單面、雙面絲印） B、雙面板（單面、雙面絲?。?C、四層板（兩層走線、電源、GND） D、六層板（四層走線、電源、GND） E、雕刻板 PCB 概 述7、PCB的基本制作工藝流程：A、下料B、絲網(wǎng)漏印C、腐蝕D、去除印料E、孔加工F、印標記G、涂助焊劑H、成品第二部分PCB 設計流程PCB 設計流程設計準備網(wǎng)表輸入規(guī)則設置手工布局手工布線項目檢查C A M 輸出PCB 設計流程拿到原

3、理圖，進行分析，進行DRC檢查。標準元件庫的建立，特殊元器件的建立，具體印制板設計文件的建立，轉(zhuǎn)網(wǎng)表。網(wǎng)表的輸入。規(guī)則設置：進行線寬、線距、層定義、過孔、全局參數(shù)的設置等。PCB 設計流程根據(jù)印制板結(jié)構(gòu)尺寸畫出邊框，參照原理圖，結(jié)合機構(gòu)進行布局，檢查布局。參照原理圖進行預布線，檢查布線是否符合電路模塊要求，修改布線，并符合相應要求。PCB 設計流程PCB制作初步完成，“鋪銅”與“補銅”，進行連線、連通性、間距、“孤島”、文字標識檢查，并對其進行修改，使其符合要求。檢查無誤后，生成底片，到此PCB板制作完成。第三部分PCB Layout設計PCB Layout設計 一、設計準備 原理圖分析，DR

4、C檢查。標準元件庫的建立，特殊元器件的建立，印制板設計文件的建立，轉(zhuǎn)網(wǎng)表。PCB Layout設計R114 1k開關電源R108 4.7kB04SLT112J3123C23F103Z 1KVR1165.6kR11322kLF11423R1051K+E11000uF 16VC30472C24IC1UC38421234 5687C25 104D241N400712M11XVDD_12VD26HER10812R112177kQ12SSS7N80A123R1091kD221N400712+E4C29104+E5100uF 50VM11XD251N400712+E21000uF 16VR110 4.7k

5、R10739kD211N400712DC+Q9C92M123L03XNB04SD23HER10812LL04XB113425687109R1151DC+R111 30C28D102K 1KVPCB Layout設計LED212C11VDD_5VPWM 輸入反饋電路R103200熱敏電阻/LEDR1049kQ10817C1234D11L03XTM4TM3A11LED112+E31uF 50VB11L04XLED412VDD_12VTM1Q11KA431123VR21K132R103200R1062kLED312TM2TEMP11R1261kPCB Layout設計CON2A_1PPWMVDD_5

6、VQ4213PAD5_5PR233D112PWMR4PAD5123456接 口電 路+C712BAT4L1充 電電 壓 產(chǎn)生 電路CON2A_4PCON3A_5CON3A_3CON3A_6CON3A_4VDD_12VCON3A12341234CON2A_2PC6CON2A_3PVDD_12VGNDQ1443512345678SSSGDDDDCON2A12341234PAD5_5P5號/7號選擇J412J51243PCB Layout設計Q8213BAT1R3100kCON3A_4PAD5_5PR13100KBAT4CON2A_4PPAD5_5PR17100kCON2A_3PCON3A_3BAT

7、411R18100kBAT3BAT2R11510Q6213BAT211BAT4D212CON2A_2PD412R1610KR46510BAT3BAT111VDD_12VBAT2+11R10510Q360ND021234567812345678Q260ND021234567812345678R10210KVDD_12VD312BAT3+11BAT1BAT4+11充電電路BAT2VDD_12VQ5213CON2A_1PR1510KBAT1+11VDD_12VR11D512R1410K充電控制電路Q7213R12 510CON3A_5BAT3BAT1BAT2CON3A_6BAT311PCB Layo

8、ut設計 二、網(wǎng)表輸入 將生成的網(wǎng)表轉(zhuǎn)換到PCB設計中。 三、規(guī)則設置 進行線寬、線距、層定義、過孔、全局參數(shù)的設置等。 PCB Layout設計PCB布局的一般規(guī)則： a、信號流暢，信號方向保持一致 b、核心元件為中心 c、在高頻電路中，要考慮元器件的分布參數(shù) d、特殊元器件的擺放位置；批量生產(chǎn)時，要考慮波峰焊及回流焊的錫流方向及加工工藝傳送邊。 PCB Layout設計 四、手工布局 根據(jù)印制板結(jié)構(gòu)尺寸畫出邊框，參照原理圖，結(jié)合機構(gòu)進行布局。并進行檢查。PCB Layout設計一、布局前的準備 a、畫出邊框； b、定位孔和對接孔進行位置確認； c、板內(nèi)元件局部的高度控制； d、重要網(wǎng)絡的標

9、志。PCB Layout設計二、PCB布局的順序：a、固定元件b、有條件限制的元件c、關鍵元件d、面積比較大元件e、零散元件PCB Layout設計三、參照原理圖，結(jié)合機構(gòu)，進行布局PCB Layout設計四、布局檢查：1、檢查元件在二維、三維空間上是否有沖突。2、元件布局是否疏密有序，排列整齊。3、元件是否便于更換，插件是否方便。4、熱敏元件與發(fā)熱元件是否有距離。5、信號流程是否流暢且互連最短。6、插頭、插座等機械設計是否矛盾。7、元件焊盤是否足夠大。PCB Layout設計 五、手工布線 參照原理圖進行預布線，檢查布線是否符合電路模塊要求，修改布線，并符合相應要求。PCB Layout設計

10、一、走線規(guī)律：1、走線方式 盡量走短線，特別是小信號。12mil。2、走線形狀 同一層走線改變方向時，應走斜線。3、電源線與地線的設計 40100mil，高頻線用地線屏蔽。4、多層板走線方向 相互垂直，層間耦合面積最??；禁止平行走線。 5、焊盤設計的控制 PCB Layout設計 二、布線首先，進行預連線，看一下項目的可連通性怎樣，并根據(jù)原理圖及實際情況進行器件調(diào)整，使其更加有利于走線。PCB Layout設計 三、檢查走線1、間距是否合理，是否滿足生產(chǎn)要求。 2、電源線和地線的寬度是否合適，電源與地線之間是否緊耦合（低的波阻抗）。3、對于關鍵的信號線是否采取了最佳措施，輸入線及輸出線要明顯地

11、分開。4、模擬電路和數(shù)字電路部分，是否有各自獨立的地線。 PCB Layout設計5、后加在PCB中的圖形（如圖標、注標）是否會造成信號短路。6、對一些不理想的線形進行修改。7、在PCB上是否加有工藝線？阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求，阻焊尺寸是否合適，字符標志是否壓在器件焊盤上，以免影響電裝質(zhì)量。8、多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小，如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。 PCB Layout設計 六、項目檢查 PCB制作初步完成，“鋪銅”與“補銅”,連線、連通性、間距、“孤島”、文字標識PCB Layout設計對線路進行檢查，進行補銅處理，重新排列元件標識；通過檢查窗口，對項目進行間距、連

12、通性檢查。PCB Layout設計 七、CAM 輸出 檢查無誤后，生成底片，并作CAM350檢查。PCB Layout設計 到此，PCB設計就完成了，最后CAM350檢查，無誤后，就可以送底片了。 項目完了，作存檔記錄。 第四部分PCB設計技巧PCB設計技巧1、為確保正確實現(xiàn)電路，遵循的設計準則：盡量采用地平面作為電流回路將模擬地平面和數(shù)字地平面分開如果地平面被信號走線隔斷，為降低對地電流回路的干擾，應使信號走線與地平面垂直；模擬電路盡量靠近電路板邊緣放置，數(shù)字電路盡量靠近電源連接端放置，這樣做可以降低由數(shù)字開關引起的di/dt效應。PCB設計技巧 分隔開的地平面有時比連續(xù)的地平面有效PCB設

13、計技巧2、無地平面時的電流回路設計1、 如果使用走線，應將其盡量加粗2、應避免地環(huán)路3、如果不能采用地平面，應采用星形連接策略4、數(shù)字電流不應流經(jīng)模擬器件5、高速電流不應流經(jīng)低速器件PCB設計技巧如果不能采用地平面，可以采用“星形”布線策略來處理電流回路PCB設計技巧旁路或去耦電容電源入口，IC芯片電源輸入PCB設計技巧旁路或去耦電容電源入口，IC芯片電源輸入PCB設計技巧布局規(guī)劃模擬電路放置在線路的末端PCB設計技巧印制導線寬度與容許電流PCB設計技巧高頻數(shù)字電路pcb布線規(guī)則如下：1、高頻數(shù)字信號線要用短線。2、主要信號線集中在pcb板中心。3、時鐘發(fā)生電路應在板的中心附近，時鐘扇出應采用

14、菊鏈式和并聯(lián)布線。4、電源線應遠離高頻數(shù)字信號線，或用地線隔開，電路布局必須減少電流回路，電源的分布必須是低感應的（多路設計)5、輸入與輸出之間的導線避免平行。PCB設計技巧布線的注意事項：1、專用地線、電源線寬度應大于1mm。2、其走線應成“井”字型排列，以便是分部電流平衡。3、盡可能的縮短高頻器件之間的連線，設法減少它們之間地分布參數(shù)和相互間的信號干擾。PCB設計技巧4、某些元器件或?qū)Ь€可能有較高的電位差，應加大它們的間距，避免放電引起意外短路。5、盡量加大電源線寬度，減少環(huán)路電阻，電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞方向一致，有助于增強抗干擾能力。6、當頻率高于100k時，趨附效應就十分嚴重了，

15、高頻電阻增大 第五部分EMC 知識EMC 知識電磁兼容（Electromagnetic Compatibility-EMC） 是指設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中正常工作且不對該環(huán)境中的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾的能力。兩個含義：1、“污染”，2、防御。EMC 知識電磁噪聲耦合途徑電磁噪聲耦合途徑傳導輻射直接傳導公共阻抗傳導近場耦合遠場耦合電導性耦合電容性耦合電感性耦合公共地阻抗耦合公共電源阻抗耦合轉(zhuǎn)移阻抗傳導EMC 知識電磁噪聲傳播途徑示意圖干擾源被干擾對象電 源公共地阻抗耦合轉(zhuǎn)移阻抗耦合直接傳導耦合輻射耦合公共電源阻抗耦合發(fā)射天線接收天線EMC 知識Ic共Ic共Ic共V共V共I差I差V差共模干

16、擾差模干擾系 統(tǒng) 接 地EMC 知識接地按主要功能劃分：A、安全地 B、信號地 C、機殼地D、屏蔽地安全接地子系統(tǒng):A、防止設備漏電的安全接地B、防止雷擊的安全接地A、防止設備漏電的安全接地機殼U1Z1Z2寄生阻抗AC機殼絕緣擊穿EMC 知識B、防止雷擊的安全接地使用高建筑物避雷針技術防雷保護面積：9h2H：避雷針離地面的高度EMC 知識信號地系統(tǒng)的幾種形式：單點接地系統(tǒng)、多點地網(wǎng)或地平面接地系統(tǒng)、復合接地系統(tǒng)、浮地。單點信號地系統(tǒng)電路1電路2電路3Z Z2 2Z Z3 3Z Z1 1I2+I3I1I2I3I1+I2+I3電路1電路2電路3Z Z2 2Z Z3 3Z Z1 1I1I2I3EMC

17、 知識多點地網(wǎng)和地平面信號系統(tǒng)多用于高頻（10MHz)電路。ICICICICICICICICICICICICICICICIC電源輸入電容EMC 知識比較大型設備機殼接地示意圖面板面板機箱1機箱2主電源地電氣地機箱地集中控制組合裝置接地系統(tǒng)示意圖 在控制裝置與功率變換裝置中，專門設置了噪聲地線，一般為繼電器、接觸器、馬達專用，兩裝置之間的控制與反饋電路均采用屏蔽電纜連接，并與功率變換輸出電纜及電力電纜盡量遠離，其屏蔽層屏蔽層正確接地，系統(tǒng)分布范圍通常以15m為限制為佳。信號地線噪聲地線埋地銅板機殼地線功率變換裝置控制裝置大型分散組合系統(tǒng)的接地系統(tǒng)此接法基于地平面及地柵網(wǎng)具有優(yōu)良接地性能地優(yōu)點；計

18、算機集中監(jiān)控系統(tǒng)必須配置專用的計算機接地系統(tǒng)，禁止也與其他系統(tǒng)接地相連，并保持足夠遠的距離；信號傳送必須經(jīng)過信號隔離與良好的屏蔽。信號地線埋地銅板噪聲地線埋地銅板信號地線控制裝置接地網(wǎng)埋地銅板接地干線機殼地線功率變換裝置噪聲地線機殼地線功率變換裝置控制裝置電氣隔離計算機集中監(jiān)控室的接地系統(tǒng)交流進線部分用EMI濾波器，將電網(wǎng)與系統(tǒng)的瞬態(tài)及高頻噪聲加以有效地隔離；供電柜的電源變壓器采用雙屏蔽，將變壓器的原副邊繞組之間的漏電容減少到幾個pf左右，保證電網(wǎng)任何瞬態(tài)噪聲均不會進入計算機主控電源；監(jiān)控室的IN/OUT信號線，均采用屏蔽電纜，屏蔽層正確接地。屏 蔽屏 蔽 技 術屏蔽電場的條件：完善的屏蔽及屏

19、蔽體良好接地。磁 場 技 術1、采用高磁導率材料地屏蔽體進行磁屏蔽2、采用反向磁場抵消的辦法，實現(xiàn)磁屏蔽磁 場 技 術I1IsIgAACI1IsBACRlA圖可以屏蔽高頻干擾源磁場，W Wc時，Is約I1。B圖可以用來屏蔽低頻磁場。W Wc 時，IsI1,隨著W的降低，越來越多的電流將從地阻抗分流，因而達不到目的。濾 波電源EMI濾波器與電源濾波器電源EMI濾波器：IN端通常與噪聲源相連，OUT端與電網(wǎng)相連，主要目的是防止由電力電子裝置產(chǎn)生的傳導行噪聲進入電網(wǎng)；電源濾波器： IN端與電網(wǎng)相連，OUT端與電子設備直接相連，主要目的是防止電網(wǎng)輸電線中的各種高頻及瞬態(tài)噪聲，通過傳導耦合進入電子裝置，對其進行干擾。EMI濾波器EMI的基本電路右：方框圖下：原理圖2G2G1EMI濾波器1大地GC412L8L71C1212GC11121C3121L622C7121GL2L4C10122GC512C212C812221L3C912L11L5C612GC1122GEMI濾波器的電路結(jié)