pcb設計中常見問題

time : 2019-03-01 13:53       作者:凡億pcb

在高速pcb設計中,可控阻抗板和線路的特性阻抗是最重要和最普遍的問題之一。首先理解一下傳輸線的定義:傳輸線由兩個具有一定長度的導體組成,一個導體用來發送信號,另一個用來接納信號(切記“回路”取代“地”的概念)。在一個多層板中,每一條線路都是傳輸線的組成局部,臨近的參考平面可作為第二條線路或回路。一條線路成為“性能良好”傳輸線的關鍵是使它的特性阻抗在整個線路中堅持恒定。
線路板成為“可控阻抗板”的關鍵是使一切線路的特性阻抗滿足一個規則值,通常在25歐姆和70歐姆之間。在多層線路板中,傳輸線性能良好的關鍵是使它的特性阻抗在整條線路中堅持恒定。
但是,終究什么是特性阻抗?了解特性阻抗最簡單的辦法是看信號在傳輸中碰到了什么。當沿著一條具有同樣橫截面傳輸線挪動時,這相似圖1所示的微波傳輸。假定把1伏特的電壓階梯波加到這條傳輸線中,如把1伏特的電池銜接到傳輸線的前端(它位于發送線路和回路之間),一旦銜接,這個電壓波信號沿著該線以光速傳播,它的速度通常約為6英寸/納秒。當然,這個信號的確是發送線路和回路之間的電壓差,它能夠從發送線路的任何一點和回路的相臨點來權衡。圖2是該電壓信號的傳輸表示圖。
Zen的辦法是先“產生信號”,然后沿著這條傳輸線以6英寸/納秒的速度傳播。第一個0.01納秒行進了0.06英寸,這時發送線路有多余的正電荷,而回路有多余的負電荷,正是這兩種電荷差維持著這兩個導體之間的1伏電壓差,而這兩個導體又組成了一個電容器。
在下一個0.01納秒中,又要將一段0.06英寸傳輸線的電壓從0調整到1伏特,這必需加一些正電荷到發送線路,而加一些負電荷到接納線路。每挪動0.06英寸,必需把更多的正電荷加到發送線路,而把更多的負電荷加到回路。每隔0.01納秒,必需對傳輸線路的另外一段停止充電,然后信號開端沿著這一段傳播。電荷來自傳輸線前端的電池,當沿著這條線挪動時,就給傳輸線的連續局部充電,因此在發送線路和回路之間構成了1伏特的電壓差。每行進0.01納秒,就從電池中取得一些電荷(±Q),恒定的時間距離(±t)內從電池中流出的恒定電量(±Q)就是一種恒定電流。流入回路的負電流實踐上與流出的正電流相等,而且正好在信號波的前端,交流電流經過上、下線路組成的電容,完畢整個循環過程。
PCB(Printed Circuit Board)印刷電路板的縮寫
詳細辦法如下
1. 目的和作用
1.1 標準設計作業,進步消費效率和改善產品的質量 。
2. 適用范圍
1.1 XXX 公司開發部的VCD超級VCDDVD聲響等產品 。
3. 責 任 。態度
3.1 XXX 開發部的一切電子工程師、技術員及電腦繪圖員等 。
4. 資歷和培 訓
4.1 有電子技術根底;
4.2 有電腦根本操作常識;
4.3 熟習應用電腦PCB 繪圖軟件.
5. 工作指導(有長度單位為MM)
5.1 銅箔最小線寬:面板0.3MM,面板0.2MM 邊緣銅箔最小要1.0MM
5.2 銅箔最小間隙:面板:0.3MM,面板:0.2MM.
5.3 銅箔與板邊最小間隔為0.55MM,元件與板邊最小間隔為5.0MM,盤與板邊最小間隔為4.0MM
5.4 普通通孔裝置元件的焊盤的大小(徑)孔徑的兩倍,雙面板最小1..5MM,單面板最小為2.0MM,議(2.5MM)假如不能用圓形焊盤,用腰圓形焊盤,小如下圖所示(如有規范元件庫,
則以規范元件庫為準)
焊盤長邊、短邊與孔的關系為 :
5.5 電解電容不可觸及發熱元件,大功率電阻,敏電阻,壓器, 熱器等.解電容與散熱器的距離最小為10.0MM,它元件到散熱器的距離最小為2.0MM.
5.6 大型元器件(如:變壓器、直徑15.0MM 以上的電解電容、大電流的插座等)加大銅箔及上錫面積如下圖;陰影局部面積肥最小要與焊盤面積相等 。
5.7 螺絲孔半徑5.0MM 內不能有銅箔(請求接地外)元件.(按構造圖請求).
5.8 上錫位不能有絲印油.
5.9 焊盤中心距小于2.5MM 的,相鄰的焊盤周邊要有絲印油包裹,印油寬度為0.2MM(議0.5MM).
5.10 跳線不要放在IC 下面或馬達、電位器以及其它大致積金屬外殼的元件下.
5.11 在大面積pcb設計中(約超越500CM2 以上),避免過錫爐時PCB 板彎曲,在PCB 板中間留一條5 至10MM 寬的空隙不放元器件(走線),用來在過錫爐時加上避免PCB 板彎曲的壓條,下圖的陰影區::
5.12 每一粒三極管必需在絲印上標出e,c,b 腳.
5.13 需求過錫爐后才焊的元件,盤要開走錫位,向與過錫方向相反,度視孔的大小為0.5MM 到1.0MM如下圖 :
5.14 設計雙面板時要留意,金屬外殼的元件,插件時外殼與印制板接觸的,頂層的焊盤不可開,一定要用綠油或絲印油蓋。ɡ鐑赡_的晶振)。
5.15 為減少焊點短路,一切的雙面印制板,過孔都不開綠油窗。
5.16 每一塊PCB 上都必需用實心箭頭標出過錫爐的方向:
5.17 孔洞間間隔最小為1.25MM(雙面板無效)
5.18 規劃時,DIP 封裝的IC 擺放的方向必需與過錫爐的方向成垂直,不可平行,如下圖;假如規劃上有艱難,可允許程度放置IC (OP 封裝的IC 擺放方向與DIP 相反)。
5.19 布線方向為程度或垂直,由垂直轉入程度要走45 度進入。
5.20 元件的安放為程度或垂直。
5.21 絲印字符為程度或右轉90 度擺放。
5.22 若銅箔入圓焊盤的寬度較圓焊盤的直徑小時,則需加淚滴。如圖 :
5.23 物料編碼和設計編號要放在板的空位上。
5.24 把沒有接線的中央合理地作接地或電源用 。
5.25 布線盡可能短,特別留意時鐘線、低電平信號線及一切高頻回路布線要更短。
5.26 模仿電路及數字電路的地線及供電系統要完整分開 。
5.27 假如印制板上有大面積地線和電源線區(面積超越500 平方毫米),應部分開窗口。如圖 :
5.28 電插印制板的定位孔規則如下,陰影局部不可放元件,手插元件除外,L 的范圍是50 330mm,H的范圍是50 250mm,果小于50X50 則要拼板開模方可電插,假如超越330X250 則改為手插板。定位孔需在長邊上。
PCB設計根本概念
1)盡量少用過
孔,一旦選用了過孔,務必處置好它與周邊各實體的間隙,特別是容易被無視的中間各層與過孔不相連的線與過孔的間隙,假如是自動布線,可在“過孔數量最小化” ( Via Minimiz8tion)子菜單里選擇“on”項來自動處理。(2)需求的載流量越大,所需的過孔尺寸越大,如電源層和地層與其它層聯接所用的過孔就要大一些。
3、絲印層(Overlay)
為便當電路的裝置和維修等,在印刷板的上下兩外表印刷上所需求的標志圖案和文字代號等,例如元件標號和標稱值、元件外廓外形和廠家標志、消費日期等等。不少初學者設計絲印層的有關內容時,只留意文字符號放置得劃一美觀,疏忽了實踐制出的PCB效果。他們設計的印板上,字符不是被元件擋住就是侵入了助焊區域被抹賒,還有的把元件標號打在相鄰元件上,如此種種的設計都將會給裝配和維修帶來很大不便。正確的絲印層字符布置準繩是:”不出歧義,見縫插針,美觀大方”。
4、SMD的特殊性
Protel封裝庫內有大量SMD封裝,即外表焊裝器件。這類器件除體積小巧之外的最大特性是單面散布元引腳孔。因而,選用這類器件要定義好器件所在面,以免“喪失引腳(Missing Plns)”。另外,這類元件的有關文字標注只能隨元件所在面放置。
5、網格狀填充區(External Plane )和填充區(Fill)
正如兩者的名字那樣,網絡狀填充區是把大面積的銅箔處置成網狀的,填充區僅是完好保存銅箔。初學者設計過程中在計算機上常?床坏蕉叩膮^別,本質上,只需你把圖面放大后就了如指掌了。正是由于平常不容易看出二者的區別,所以運用時更不留意對二者的辨別,要強調的是,前者在電路特性上有較強的抑止高頻干擾的作用,適用于需做大面積填充的中央,特別是把某些區域當做屏蔽區、分割區或大電流的電源線時尤為適宜。后者多用于普通的線端部或轉機區等需求小面積填充的中央。
6、焊盤( Pad)
焊盤是PCB設計中最常接觸也是最重要的概念,但初學者卻容易無視它的選擇和修正,在設計中千篇一概地運用圓形焊盤。選擇元件的焊盤類型要綜合思索該元件的外形、大小、布置方式、振動和受熱狀況、受力方向等要素。Protel在封裝庫中給出了一系列不同大小和外形的焊盤,如圓、方、八角、圓方和定位用焊盤等,但有時這還不夠用,需求本人編輯。例如,對發熱且受力較大、電流較大的焊盤,可自行設計成“淚滴狀”,在大家熟習的彩電PCB的行輸出變壓器引腳焊盤的設計中,不少廠家正是采用的這種方式。普通而言,自行編輯焊盤時除了以上所講的以外,還要思索以下準繩:
(1)外形上長短不分歧時要思索連線寬度與焊盤特定邊長的大小差別不能過大;
(2)需求在元件引角之間走線時選用長短不對稱的焊盤常常事半功倍;
(3)各元件焊盤孔的大小要按元件引腳粗細分別編輯肯定,準繩是孔的尺寸比引腳直徑大0.2- 0.4毫米。
7、各類膜(Mask)
這些膜不只是pcb制造工藝過程中必不可少的,而且更是元件焊裝的必要條件。按“膜”所處的位置及其作用,“膜”可分為元件面(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)兩類。 望文生義,助焊膜是涂于焊盤上,進步可焊性能的一層膜,也就是在綠色板子上比焊盤略大的各淡色圓斑。阻焊膜的狀況正好相反,為了使制成的板子順應波峰焊等焊接方式,請求板子上非焊盤處的銅箔不能粘錫,因而在焊盤以外的各部位都要涂覆一層涂料,用于阻止這些部位上錫?梢,這兩種膜是一種互補關系。由此討論,就不難肯定菜單中
相似“solder Mask En1argement”等項目的設置了。
8、飛線,飛線有兩重含義:
(1)自動布線時供察看用的相似橡皮筋的網絡連線,在經過網絡表調入元件并做了初步規劃后,用“Show 命令就能夠看到該規劃下的網絡連線的穿插情況,不時調整元件的位置使這種穿插最少,以取得最大的自動布線的布通率。這一步很重要,能夠說是磨刀不誤砍柴功,多花些時間,值!另外,自動布線完畢,還有哪些網絡尚未布通,也可經過該功用來查找。找出未布通網絡之后,可用手工補償,真實補償不了就要用到“飛線”的第二層含義,就是在未來的印板上用導線連通這些網絡。要交待的是,假如該電路板是大批量自動線消費,可將這種飛線視為0歐阻值、具有統一焊盤間距的電阻元
件來停止設計.
印刷電路板(Printed circuit board,PCB)簡直會呈現在每一種電子設備當中。假如在某樣設備中有電子零件,那么它們也都是鑲在大小各異的PCB上。除了固定各種小零件外,PCB的主要功用是提供上頭各項零件的互相電氣銜接。隨著電子設備越來越復雜,需求的零件越來越多,PCB上頭的線路與零件也越來越密集了。 規范的PCB長得就像這樣。裸板(上頭沒有零件)也常被稱為「印刷線路板Printed Wiring Board(PWB)」。
板子自身的基板是由絕緣隔熱、并不易彎曲的材質所制造成。在外表能夠看到的細小線路資料是銅箔,本來銅箔是掩蓋在整個板子上的,而在制造過程中部份被蝕刻處置掉,留下來的部份就變成網狀的細小線路了。這些線路被稱作導線(conductor pattern)或稱布線,并用來提供PCB上零件的電路銜接。
為了將零件固定在PCB上面,我們將它們的接腳直接焊在布線上。在最根本的PCB(單面板)上,零件都集中在其中一面,導線則都集中在另一面。這么一來我們就需求在板子上打洞,這樣接腳才干穿過板子到另一面,所以零件的接腳是焊在另一面上的。由于如此,PCB的正背面分別被稱為零件面(Component Side)與焊接面(Solder Side)。
假如PCB上頭有某些零件,需求在制造完成后也能夠拿掉或裝回去,那么該零件裝置時會用到插座(Socket)。由于插座是直接焊在板子上的,零件能夠恣意的拆裝。下面看到的是ZIF(Zero Insertion Force,零撥插力式)插座,它能夠讓零件(這里指的是CPU)能夠輕松插進插座,也能夠拆下來。插座旁的固定桿,能夠在您插進零件后將其固定。
假如要將兩塊PCB互相連結,普通我們都會用到俗稱「金手指」的邊接頭(edge connector)。金手指上包含了許多暴露的銅墊,這些銅墊事實上也是PCB布線的一部份。通常銜接時,我們將其中一片PCB上的金手指插進另一片PCB上適宜的插槽上(普通叫做擴大槽Slot)。在計算機中,像是顯現卡,聲卡或是其它相似的界面卡,都是借著金手指來與主機板銜接的。
PCB上的綠色或是棕色,是阻焊漆(solder mask)的顏色。這層是絕緣的防護層,能夠維護銅線,也能夠避免零件被焊到不正確的中央。在阻焊層上另外會印刷上一層絲網印刷面(silk screen)。通常在這上面會印上文字與符號(大多是白色的),以標示出各零件在板子上的位置。絲網印刷面也被稱作圖標面(legend)。
在PCB設計中,其真實正式布線前,還要經過很漫長的步驟,以下就是PCB設計主要的流程:
系統規格 首先要先規劃出該電子設備的各項系統規格。包含了系統功用,本錢限制,大小,運作情形等等。
系統功用區塊圖 接下來必需要制造出系統的功用方塊圖。方塊間的關系也必需要標示出來。
將系統分割幾個PCB 將系統分割數個PCB的話,不只在尺寸上能夠減少,也能夠讓系統具有晉級與交流零件的才能。系統功用方塊圖就提供了我們分割的根據。像是計算機就能夠分紅主機板、顯現卡、聲卡、軟盤驅動器和電源等等。
決議運用封裝辦法,和各PCB的大小 當各PCB運用的技術和電路數量都決議好了,接下來就是決議板子的大小了。假如pcb設計的過大,那么封裝技術就要改動,或是重新作分割的動作。在選擇技術時,也要將線路圖的質量與速度都考量進去。
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