一般PCB基本設計流程如下:前期準備-》PCB結構設計-》PCB布局-》布線-》布線優化和絲印-》網絡和DRC檢查和結構檢查-》制版。
第一:前期準備。這包括準備元件庫和原理圖。“工欲善其事,必先利其器”,要做出一塊好的板子,除了要設計好原理之外,還要畫得好。在進行PCB設計之 前,首先要準備好原理圖SCH的元件庫和PCB的元件庫。元件庫可以用peotel 自帶的庫,但一般情況下很難找到合適的,最好是自己根據所選器件的標準尺寸資料自己做元件庫。原則上先做PCB的元件庫,再做SCH的元件庫。PCB的元 件庫要求較高,它直接影響板子的安裝;SCH的元件庫要求相對比較松,只要注意定義好管腳屬性和與PCB元件的對應關系就行。PS:注意標準庫中的隱藏管 腳。之后就是原理圖的設計,做好后就準備開始做PCB設計了。
第二:PCB結構設計。這一步根據已經確定的電路板尺寸和各項機械定位,在PCB 設計環境下繪制PCB板面,并按定位要求放置所需的接插件、按鍵/開關、螺絲孔、裝配孔等等。并充分考慮和確定布線區域和非布線區域(如螺絲孔周圍多大范圍屬于非布線區域)。
第三:PCB布局。布局說白了就是在板子上放器件。這時如果前面講到的準備工作都做好的話,就可以在原理圖上生成網絡表 (Design-》Create Netlist),之后在PCB圖上導入網絡表(Design-》Load Nets)。就看見器件嘩啦啦的全堆上去了,各管腳之間還有飛線提示連接。然后就可以對器件布局了。
一般布局按如下原則進行:
①. 按電氣性能合理分區,一般分為:數字電路區(即怕干擾、又產生干擾)、模擬電路區(怕干擾)、功率驅動區(干擾源);
②. 完成同一功能的電路,應盡量靠近放置,并調整各元器件以保證連線最為簡潔;同時,調整各功能塊間的相對位置使功能塊間的連線最簡潔;
③. 對于質量大的元器件應考慮安裝位置和安裝強度;發熱元件應與溫度敏感元件分開放置,必要時還應考慮熱對流措施;
④. I/O驅動器件盡量靠近印刷板的邊、靠近引出接插件;
⑤. 時鐘產生器(如:晶振或鐘振)要盡量靠近用到該時鐘的器件;
⑥. 在每個集成電路的電源輸入腳和地之間,需加一個去耦電容(一般采用高頻性能好的獨石電容);電路板空間較密時,也可在幾個集成電路周圍加一個鉭電容。
⑦. 繼電器線圈處要加放電二極管(1N4148即可);
⑧. 布局要求要均衡,疏密有序,不能頭重腳輕或一頭沉
——需要特別注意,在放置元器件時,一定要考慮元器件的實際尺寸大小(所占面積和高度)、元器件之間的相對位置,以保證電路板的電氣性能和生產安裝的可行 性和便利性同時,應該在保證上面原則能夠體現的前提下,適當修改器件的擺放,使之整齊美觀,如同樣的器件要擺放整齊、方向一致,不能擺得“錯落有致” 。
這個步驟關系到板子整體形象和下一步布線的難易程度,所以一點要花大力氣去考慮。布局時,對不太肯定的地方可以先作初步布線,充分考慮。
第四:布線。布線是整個PCB設計中最重要的工序。這將直接影響著PCB板的性能好壞。在PCB的設計過程中,布線一般有這么三種境界的劃分:首先是布 通,這時PCB設計時的最基本的要求。如果線路都沒布通,搞得到處是飛線,那將是一塊不合格的板子,可以說還沒入門。其次是電器性能的滿足。這是衡量一塊 印刷電路板是否合格的標準。這是在布通之后,認真調整布線,使其能達到最佳的電器性能。接著是美觀。假如你的布線布通了,也沒有什么影響電器性能的地方, 但是一眼看過去雜亂無章的,加上五彩繽紛、花花綠綠的,那就算你的電器性能怎么好,在別人眼里還是垃圾一塊。這樣給測試和維修帶來極大的不便。布線要整齊 劃一,不能縱橫交錯毫無章法。這些都要在保證電器性能和滿足其他個別要求的情況下實現,否則就是舍本逐末了。
PCB布線地線回路
一、地線布設的一般原則
電子設備中地線結構大致有系統地、機殼地(屏蔽地)、數字地(邏輯地)和模擬地等。如果能將接地和屏蔽正確結合起來使用,可以解決部分干擾問題。地線布設時要符合以下原則:
1.首先要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時,印制線條長,阻抗增加,抗噪聲能力下降,成本也增加;過小則散熱不好,且鄰近線條易受干擾。電路板的最佳形狀是矩形,長寬比為3:2或4:3.位于電路板邊緣的元器件離電路板邊緣一般不小于2 mm.
2.在高頻下工作的電路,要考慮元器件之間的分布參數。一般電路應盡可能使元器件平行排列。這樣,不但美觀。而且裝焊容易。易于批量生產。
3.布局的首要原則是保證布線的布通率,移動器件時注意飛線的連接,把有連線關系的器件放在一起。
4.盡可能地減小環路面積,以抑制開關電源的輻射干擾。
5.按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置,使布局便于信號流通,并使信號盡可能保持一致的方向。
6.放置器件時要考慮以后的焊接,不要太緊密。 二、實際布設地線時的注意事項
地線作為電路的公共參考點起著很重要的作用,它是控制干擾的重要方法。因此,在布局中應仔細考慮接地線的放置。在地線設計中應注意以下幾點:
1.盡量加粗接地線。若接地線很細,接地電位則隨電流的變化而變化,致使電子設備的定時信號電平不穩,抗噪聲性能變壞,因此要確保每一個大電流的接地端采用盡量短而寬的印制線,盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬。它們的關系是:地線》電源線》信號線。如有可能,接地線的寬度應大于3 mm,也可用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。
2.公共地線一般布置在印制電路板的最邊緣。并盡可能多地保留銅箔,這樣既可便于印制電路板安裝在機架上,也便于機架相連接。公共地不應該閉合,以免產生電磁感應,接地線要求盡量短,不同的單元電路應該分別接地。
3.正確選擇接地方式。在低頻電路中,信號的頻率小于1 MHz,它的布線與器件間的電感影響較小,而接地電路形成的環流對干擾影響較大,因而采用單點接地。當信號工作頻率大于10 MHz時,地線阻抗變得很大,此時應盡量降低地線阻抗,采用就近多點接地。當工作頻率在1~10MHz時,如果采用單點接地,其地線長度不宜超過波長的1/20,否則采用多點接地。印制電路板上有多個返回地線,這些都匯聚在回電源的哪個接點上,就是所謂的單點接地。所謂的模擬地、數字地、大功率器件地分開,是指布線分開,而最后都匯聚到這個接地點上。與印制電路板以外的信號相連時,通常采用屏蔽電纜,一端接地為好。
4.數字電流不宜流經模擬器件。在數字電路中,由于信號的頻率較高地線呈較大阻抗,如果和不同電路共用一段地線。強能出現公共阻抗耦合問題。PCB板上要盡量分開數字電路與模擬電路,兩者不要混用地線,宜分別與電源端相連。 5.如果印制電路板上有許多集成電路元件時,要將地線制成閉環路以明顯提高噪聲能力。因為集成電路元件受到接地線粗細的限制,會在地線上產生較大的電位差,引起抗噪聲能力下降;若將地線接環路,會縮小電位差值,提高電子設備的抗噪聲能力。
6.高頻電路不能采用分地線,而要用大面積公共地方法。
(數字電路所有器件都只用一個數字地,模擬電路所有器件都只用一個模擬地,且這個數字地和模擬地是大面積的)
如圖,高頻電路采用這種分地線是錯誤的。這樣連接,各地之間有導線阻抗,造成各地電位有漂移,高頻時各地電位會相差很大,若是數字電路直接邏輯出錯
這樣連接,各地之間電位仍然幾乎相等,若是數字系統不會邏輯出錯。且最后公共的那個地要大面積
7.高速電流不應流經低速電流。
8.盡量避免地環路。