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PCB設(shè)計中的注意事項
點擊次數(shù)：730 發(fā)布時間：2008/7/7 10:20:13
作為一個電子工程師設(shè)計電路是一項必備的硬功夫，但是原理設(shè)計再完美，如果電路板設(shè)計不合理性能將大打折扣，嚴(yán)重時甚至不能正常工作。根據(jù)我的經(jīng)驗，我總結(jié)出以下一些PCB設(shè)計中應(yīng)該注意的地方，希望能對您有所啟示。
不管用什么軟件，PCB設(shè)計有個大致的程序，按順序來會省時省力，因此我將按制作流程來介紹一下。(由于ProtEL界面風(fēng)格與WINDoWS視窗接近，操作習(xí)慣也相近，且有強(qiáng)大的仿真功能，使用的人比較多，將以此軟件作說明。)
原理圖設(shè)計是前期準(zhǔn)備工作，經(jīng)常見到初學(xué)者為了省事直接就去畫PCB板了，這樣將得不償失，對簡單的板子，如果熟練流程，不妨可以跳過。但是對于初學(xué)者一定要按流程來，這樣一方面可以養(yǎng)成良好的習(xí)慣，另一方面對復(fù)雜的電路也只有這樣才能避免出錯。
在畫原理圖時，層次設(shè)計時要注意各個文件后要連接為一個整體，這同樣對以后的工作有重要意義。由于，軟件的差別有些軟件會出現(xiàn)看似相連實際未連（電氣性能上）的情況。如果不用相關(guān)檢測工具檢測，萬一出了問題，等板子做好了才發(fā)現(xiàn)就晚了。因此一再強(qiáng)調(diào)按順序來做的重要性，希望引起大家的注意。
原理圖是根據(jù)設(shè)計的項目來的，只要電性連接正確沒什么好說的。下面我們重點討論一下具體的制板程序中的問題。
1、制作物理邊框
封閉的物理邊框?qū)σ院蟮脑季帧⒆呔€來說是個基本平臺，也對自動布局起著約束作用，否則，從原理圖過來的元件會不知所措的。但這里一定要注意精確，否則以后出現(xiàn)安裝問題麻煩可就大了。還有就是拐角地方好用圓弧，一方面可以避免尖角劃傷工人，同時又可以減輕應(yīng)力作用。以前我的一個產(chǎn)品老是在運輸過程中有個別機(jī)器出現(xiàn)面殼PCB板斷裂的情況，改用圓弧后就好了。
2、元件和網(wǎng)絡(luò)的引入
把元件和網(wǎng)絡(luò)引人畫好的邊框中應(yīng)該很簡單，但是這里往往會出問題，一定要細(xì)心地按提示的錯誤逐個解決，不然后面要費更大的力氣。這里的問題一般來說有以下一些：
元件的封裝形式找不到，元件網(wǎng)絡(luò)問題，有未使用的元件或管腳，對照提示這些問題可以很快搞定的。
3、元件的布局
元件的布局與走線對產(chǎn)品的壽命、穩(wěn)定性、電磁兼容都有很大的影響，是應(yīng)該特別注意的地方。一般來說應(yīng)該有以下一些原則：
3．l放置順序
先放置與結(jié)構(gòu)有關(guān)的固定位置的元器件，如電源插座、指示燈、開關(guān)、連接件之類，這些器件放置好后用軟件的loCK功能將其鎖定，使之以后不會被誤移動。再放置線路上的特殊元件和大的元器件，如發(fā)熱元件、變壓器、IC等。后放置小器件。
3．2注意散熱
元件布局還要特別注意散熱問題。對于大功率電路，應(yīng)該將那些發(fā)熱元件如功率管、變壓器等盡量靠邊分散布局放置，便于熱量散發(fā)，不要集中在一個地方，也不要高電容太近以免使電解液過早老化。
4、布線
布線原則
走線的學(xué)問是非常高深的，每人都會有自己的體會，但還是有些通行的原則的。
◆高頻數(shù)字電路走線細(xì)一些、短一些好
◆大電流信號、高電壓信號與小信號之間應(yīng)該注意隔離（隔離距離與要承受的耐壓有關(guān)，通常情況下在2KV時板上要距離2mm，在此之上以比例算還要加大，例如若要承受3KV的耐壓測試，則高低壓線路之間的距離應(yīng)在3.5MM以上，許多情況下為避免爬電，還在印制線路板上的高低壓之間開槽。）
◆兩面板布線時，兩面的導(dǎo)線宜相互垂直、斜交、或彎曲走線，避免相互平行，以減小寄生耦合；作為電路的輸人及輸出用的印制導(dǎo)線應(yīng)盡量避兔相鄰平行，以免發(fā)生回授，在這些導(dǎo)線之間好加接地線。
◆走線拐角盡可能大于90度，杜絕90度以下的拐角，也盡量少用90度拐角
◆同是地址線或者數(shù)據(jù)線，走線長度差異不要太大，否則短線部分要人為走彎線作補(bǔ)償
◆走線盡量走在焊接面，特別是通孔工藝的PCB
◆盡量少用過孔、跳線
◆單面板焊盤必須要大，焊盤相連的線一定要粗，能放淚滴就放淚滴，一般的單面板廠家質(zhì)量不會很好，否則對焊接和rＥ－Ｗo(hù)rK都會有問題
◆大面積敷銅要用網(wǎng)格狀的，以防止波焊時板子產(chǎn)生氣泡和因為熱應(yīng)力作用而彎曲，但在特殊場合下要考慮GND的流向，大小，不能簡單的用銅箔填充了事，而是需要去走線
◆元器件和走線不能太靠邊放，一般的單面板多為紙質(zhì)板，受力后容易斷裂，如果在邊緣連線或放元器件就會受到影響
◆必須考慮生產(chǎn)、調(diào)試、維修的方便性
對模擬電路來說處理地的問題是很重要的，地上產(chǎn)生的噪聲往往不便預(yù)料，可是一旦產(chǎn)生將會帶來極大的麻煩，應(yīng)該未雨綢緞。對于功放電路，極微小的地噪聲都會因為后級的放大對音質(zhì)產(chǎn)生明顯的影響；在高精度Ａ／D轉(zhuǎn)換電路中，如果地線上有高頻分量存在將會產(chǎn)生一定的溫漂，影響放大器的工作。這時可以在板子的4角加退藕電容，一腳和板子上的地連，一腳連到安裝孔上去（通過螺釘和機(jī)殼連），這樣可將此分量慮去，放大器及ＡD也就穩(wěn)定了。
另外，電磁兼容問題在目前人們對環(huán)保產(chǎn)品倍加關(guān)注的情況下顯得更加重要了。一般來說電磁信號的來源有3個：信號源，輻射，傳輸線。晶振是常見的一種高頻信號源，在功率譜上晶振的各次諧波能量值會明顯高出平均值?？尚械淖龇ㄊ强刂菩盘柕姆?，晶振外殼接地，對干擾信號進(jìn)行屏蔽，采用特殊的濾波電路及器件等。
需要特別說明的是蛇形走線，因為應(yīng)用場合不同其作用也是不同的，在電腦的主板中用在一些時鐘信號上，如 PCＩClK、ＡGP-ClK，它的作用有兩點：l、阻抗匹配 2、濾波電感。
對一些重要信號，如 intelhub架構(gòu)中的hublink，一共13根，頻率可達(dá)233MhZ，要求必須嚴(yán)格等長，以消除時滯造成的隱患，這時，蛇形走線是唯一的解決辦法。
一般來講，蛇形走線的線距>＝2倍的線寬；若在普通PCB板中，除了具有濾波電感的作用外，還可作為收音機(jī)天線的電感線圈等等。
5、調(diào)整完善
完成布線后，要做的就是對文字、個別元件、走線做些調(diào)整以及敷銅（這項工作不宜太早，否則會影響速度，又給布線帶來麻煩），同樣是為了便于進(jìn)行生產(chǎn)、調(diào)試、維修。
敷銅通常指以大面積的銅箔去填充布線后留下的空白區(qū)，可以鋪GND的銅箔，也可以鋪VCC的銅箔（但這樣一旦短路容易燒毀器件，好接地，除非不得已用來加大電源的導(dǎo)通面積，以承受較大的電流才接VCC）。包地則通常指用兩根地線（trAC）包住一撮有特殊要求的信號線，防止它被別人干擾或干擾別人。
如果用敷銅代替地線一定要注意整個地是否連通，電流大小、流向與有無特殊要求，以確保減少不必要的失誤。
6、檢查核對網(wǎng)絡(luò)
有時候會因為誤操作或疏忽造成所畫的板子的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系與原理圖不同，這時檢察核對是很有必要的。所以畫完以后切不可急于交給制版廠家，應(yīng)該先做核對，后再進(jìn)行后續(xù)工作。
7、使用仿真功能
完成這些工作后，如果時間允許還可以進(jìn)行軟件仿真。特別是高頻數(shù)字電路，這樣可以提前發(fā)現(xiàn)一些問題，大大減少以后的調(diào)試工作量。
不管用什么軟件，PCB設(shè)計有個大致的程序，按順序來會省時省力，因此我將按制作流程來介紹一下。(由于ProtEL界面風(fēng)格與WINDoWS視窗接近，操作習(xí)慣也相近，且有強(qiáng)大的仿真功能，使用的人比較多，將以此軟件作說明。)
原理圖設(shè)計是前期準(zhǔn)備工作，經(jīng)常見到初學(xué)者為了省事直接就去畫PCB板了，這樣將得不償失，對簡單的板子，如果熟練流程，不妨可以跳過。但是對于初學(xué)者一定要按流程來，這樣一方面可以養(yǎng)成良好的習(xí)慣，另一方面對復(fù)雜的電路也只有這樣才能避免出錯。
在畫原理圖時，層次設(shè)計時要注意各個文件后要連接為一個整體，這同樣對以后的工作有重要意義。由于，軟件的差別有些軟件會出現(xiàn)看似相連實際未連（電氣性能上）的情況。如果不用相關(guān)檢測工具檢測，萬一出了問題，等板子做好了才發(fā)現(xiàn)就晚了。因此一再強(qiáng)調(diào)按順序來做的重要性，希望引起大家的注意。
原理圖是根據(jù)設(shè)計的項目來的，只要電性連接正確沒什么好說的。下面我們重點討論一下具體的制板程序中的問題。
1、制作物理邊框
封閉的物理邊框?qū)σ院蟮脑季帧⒆呔€來說是個基本平臺，也對自動布局起著約束作用，否則，從原理圖過來的元件會不知所措的。但這里一定要注意精確，否則以后出現(xiàn)安裝問題麻煩可就大了。還有就是拐角地方好用圓弧，一方面可以避免尖角劃傷工人，同時又可以減輕應(yīng)力作用。以前我的一個產(chǎn)品老是在運輸過程中有個別機(jī)器出現(xiàn)面殼PCB板斷裂的情況，改用圓弧后就好了。
2、元件和網(wǎng)絡(luò)的引入
把元件和網(wǎng)絡(luò)引人畫好的邊框中應(yīng)該很簡單，但是這里往往會出問題，一定要細(xì)心地按提示的錯誤逐個解決，不然后面要費更大的力氣。這里的問題一般來說有以下一些：
元件的封裝形式找不到，元件網(wǎng)絡(luò)問題，有未使用的元件或管腳，對照提示這些問題可以很快搞定的。
3、元件的布局
元件的布局與走線對產(chǎn)品的壽命、穩(wěn)定性、電磁兼容都有很大的影響，是應(yīng)該特別注意的地方。一般來說應(yīng)該有以下一些原則：
3．l放置順序
先放置與結(jié)構(gòu)有關(guān)的固定位置的元器件，如電源插座、指示燈、開關(guān)、連接件之類，這些器件放置好后用軟件的loCK功能將其鎖定，使之以后不會被誤移動。再放置線路上的特殊元件和大的元器件，如發(fā)熱元件、變壓器、IC等。后放置小器件。
3．2注意散熱
元件布局還要特別注意散熱問題。對于大功率電路，應(yīng)該將那些發(fā)熱元件如功率管、變壓器等盡量靠邊分散布局放置，便于熱量散發(fā)，不要集中在一個地方，也不要高電容太近以免使電解液過早老化。
4、布線
布線原則
走線的學(xué)問是非常高深的，每人都會有自己的體會，但還是有些通行的原則的。
◆高頻數(shù)字電路走線細(xì)一些、短一些好
◆大電流信號、高電壓信號與小信號之間應(yīng)該注意隔離（隔離距離與要承受的耐壓有關(guān)，通常情況下在2KV時板上要距離2mm，在此之上以比例算還要加大，例如若要承受3KV的耐壓測試，則高低壓線路之間的距離應(yīng)在3.5MM以上，許多情況下為避免爬電，還在印制線路板上的高低壓之間開槽。）
◆兩面板布線時，兩面的導(dǎo)線宜相互垂直、斜交、或彎曲走線，避免相互平行，以減小寄生耦合；作為電路的輸人及輸出用的印制導(dǎo)線應(yīng)盡量避兔相鄰平行，以免發(fā)生回授，在這些導(dǎo)線之間好加接地線。
◆走線拐角盡可能大于90度，杜絕90度以下的拐角，也盡量少用90度拐角
◆同是地址線或者數(shù)據(jù)線，走線長度差異不要太大，否則短線部分要人為走彎線作補(bǔ)償
◆走線盡量走在焊接面，特別是通孔工藝的PCB
◆盡量少用過孔、跳線
◆單面板焊盤必須要大，焊盤相連的線一定要粗，能放淚滴就放淚滴，一般的單面板廠家質(zhì)量不會很好，否則對焊接和rＥ－Ｗo(hù)rK都會有問題
◆大面積敷銅要用網(wǎng)格狀的，以防止波焊時板子產(chǎn)生氣泡和因為熱應(yīng)力作用而彎曲，但在特殊場合下要考慮GND的流向，大小，不能簡單的用銅箔填充了事，而是需要去走線
◆元器件和走線不能太靠邊放，一般的單面板多為紙質(zhì)板，受力后容易斷裂，如果在邊緣連線或放元器件就會受到影響
◆必須考慮生產(chǎn)、調(diào)試、維修的方便性
對模擬電路來說處理地的問題是很重要的，地上產(chǎn)生的噪聲往往不便預(yù)料，可是一旦產(chǎn)生將會帶來極大的麻煩，應(yīng)該未雨綢緞。對于功放電路，極微小的地噪聲都會因為后級的放大對音質(zhì)產(chǎn)生明顯的影響；在高精度Ａ／D轉(zhuǎn)換電路中，如果地線上有高頻分量存在將會產(chǎn)生一定的溫漂，影響放大器的工作。這時可以在板子的4角加退藕電容，一腳和板子上的地連，一腳連到安裝孔上去（通過螺釘和機(jī)殼連），這樣可將此分量慮去，放大器及ＡD也就穩(wěn)定了。
另外，電磁兼容問題在目前人們對環(huán)保產(chǎn)品倍加關(guān)注的情況下顯得更加重要了。一般來說電磁信號的來源有3個：信號源，輻射，傳輸線。晶振是常見的一種高頻信號源，在功率譜上晶振的各次諧波能量值會明顯高出平均值?？尚械淖龇ㄊ强刂菩盘柕姆?，晶振外殼接地，對干擾信號進(jìn)行屏蔽，采用特殊的濾波電路及器件等。
需要特別說明的是蛇形走線，因為應(yīng)用場合不同其作用也是不同的，在電腦的主板中用在一些時鐘信號上，如 PCＩClK、ＡGP-ClK，它的作用有兩點：l、阻抗匹配 2、濾波電感。
對一些重要信號，如 intelhub架構(gòu)中的hublink，一共13根，頻率可達(dá)233MhZ，要求必須嚴(yán)格等長，以消除時滯造成的隱患，這時，蛇形走線是唯一的解決辦法。
一般來講，蛇形走線的線距>＝2倍的線寬；若在普通PCB板中，除了具有濾波電感的作用外，還可作為收音機(jī)天線的電感線圈等等。
5、調(diào)整完善
完成布線后，要做的就是對文字、個別元件、走線做些調(diào)整以及敷銅（這項工作不宜太早，否則會影響速度，又給布線帶來麻煩），同樣是為了便于進(jìn)行生產(chǎn)、調(diào)試、維修。
敷銅通常指以大面積的銅箔去填充布線后留下的空白區(qū)，可以鋪GND的銅箔，也可以鋪VCC的銅箔（但這樣一旦短路容易燒毀器件，好接地，除非不得已用來加大電源的導(dǎo)通面積，以承受較大的電流才接VCC）。包地則通常指用兩根地線（trAC）包住一撮有特殊要求的信號線，防止它被別人干擾或干擾別人。
如果用敷銅代替地線一定要注意整個地是否連通，電流大小、流向與有無特殊要求，以確保減少不必要的失誤。
6、檢查核對網(wǎng)絡(luò)
有時候會因為誤操作或疏忽造成所畫的板子的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系與原理圖不同，這時檢察核對是很有必要的。所以畫完以后切不可急于交給制版廠家，應(yīng)該先做核對，后再進(jìn)行后續(xù)工作。
7、使用仿真功能
完成這些工作后，如果時間允許還可以進(jìn)行軟件仿真。特別是高頻數(shù)字電路，這樣可以提前發(fā)現(xiàn)一些問題，大大減少以后的調(diào)試工作量。
