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聽老工程師講解PCB布局經(jīng)驗(yàn)

發(fā)布時(shí)間:2021-05-27

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    對于電子產(chǎn)品來說,PCB設(shè)計(jì)是其從電原理圖變成一個(gè)具體產(chǎn)品必經(jīng)的一道設(shè)計(jì)工序,其設(shè)計(jì)的合理性與產(chǎn)品生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量緊密相關(guān)。

    而對于許多剛從事電子設(shè)計(jì)的人員來說,在這方面經(jīng)驗(yàn)較少,雖然已學(xué)會(huì)了印制線路板設(shè)計(jì)軟件,但設(shè)計(jì)出的印制線路板常有這樣那樣的問題,而許多電子刊物上少有這方面文章介紹,該文作者曾多年從事印制線路板設(shè)計(jì)的工作,在此將印制線路板設(shè)計(jì)的點(diǎn)滴經(jīng)驗(yàn)與大家分享,希望能起到拋磚引玉的作用。

    板的布局: 

    PCB上的元器件放置的通常順序:

    放置與結(jié)構(gòu)有緊密配合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(huì)被誤移動(dòng);

    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;

    放置小器件。元器件離板邊緣的距離:可能的話所有的元器件均放置在離板的邊緣3mm以內(nèi)或至少大于板厚,這是由于在大批量生產(chǎn)的流水線插件和進(jìn)行波峰焊時(shí),要提供給導(dǎo)軌槽使用,同時(shí)也為了防止由于外形加工引起邊緣部分的缺損,如果印制線路板上元器件過多,不得已要超出3mm范圍時(shí),可以在板的邊緣加上3mm的輔邊,輔邊開V形槽,在生產(chǎn)時(shí)用手掰斷即可。

    高低壓之間的隔離:在許多PCB上同時(shí)有高壓電路和低壓電路,高壓電路部分的元器件與低壓部分要分隔開放置,隔離距離與要承受的耐壓有關(guān),通常情況下在2000kV時(shí)板上要距離2mm,在此之上以比例算還要加大,例如若要承受3000V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。 

    PCB的走線:

    印制導(dǎo)線的布設(shè)應(yīng)盡可能的短,在高頻回路中更應(yīng)如此;印制導(dǎo)線的拐彎應(yīng)成圓角,而直角或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會(huì)影響電氣性能;當(dāng)兩面板布線時(shí),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;作為電路的輸入及輸出用的印制導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行,以免發(fā)生回授,在這些導(dǎo)線之間比較好加接地線。

    印制導(dǎo)線的寬度:

    導(dǎo)線寬度應(yīng)以能滿足電氣性能要求而又便于生產(chǎn)為宜,它的比較小值以承受的電流大小而定,但比較小不宜小于0.2mm,在高密度、高精度的印制線路中,導(dǎo)線寬度和間距一般可取0.3mm;導(dǎo)線寬度在大電流情況下還要考慮其溫升,單面板實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)銅箔厚度為50μm、導(dǎo)線寬度1~1.5mm、通過電流2A時(shí),溫升很小,因此,一般選用1~1.5mm寬度導(dǎo)線就可能滿足設(shè)計(jì)要求而不致引起溫升。

    印制導(dǎo)線的公共地線應(yīng)盡可能地粗,可能的話,使用大于2~3mm的線條,這點(diǎn)在帶有微處理器的電路中尤為重要,因?yàn)楫?dāng)?shù)鼐€過細(xì)時(shí),由于流過的電流的變化,地電位變動(dòng),微處理器定時(shí)信號(hào)的電平不穩(wěn),會(huì)使噪聲容限劣化;在DIP封裝的IC腳間走線,可應(yīng)用10-10與12-12原則,即當(dāng)兩腳間通過2根線時(shí),焊盤直徑可設(shè)為50mil、線寬與線距都為10mil,當(dāng)兩腳間只通過1根線時(shí),焊盤直徑可設(shè)為64mil、線寬與線距都為12mil。

    印制導(dǎo)線的間距:

    相鄰導(dǎo)線間距必須能滿足電氣安全要求,而且為了便于操作和生產(chǎn),間距也應(yīng)盡量寬些。比較小間距至少要能適合承受的電壓。這個(gè)電壓一般包括工作電壓、附加波動(dòng)電壓以及其它原因引起的峰值電壓。如果有關(guān)技術(shù)條件允許導(dǎo)線之間存在某種程度的金屬殘粒,則其間距就會(huì)減小。因此設(shè)計(jì)者在考慮電壓時(shí)應(yīng)把這種因素考慮進(jìn)去。在布線密度較低時(shí),信號(hào)線的間距可適當(dāng)?shù)丶哟?,對高、低電平懸殊的信?hào)線應(yīng)盡可能地短且加大間距。

    印制導(dǎo)線的屏蔽與接地:

    印制導(dǎo)線的公共地線,應(yīng)盡量布置在印制線路板的邊緣部分。在PCB上應(yīng)盡可能多地保留銅箔做地線,這樣得到的屏蔽效果,比一長條地線要好,傳輸線特性和屏蔽作用將得到改善,另外起到了減小分布電容的作用。
 
    印制導(dǎo)線的公共地線比較好形成環(huán)路或網(wǎng)狀,這是因?yàn)楫?dāng)在同一塊板上有許多集成電路,特別是有耗電多的元件時(shí),由于圖形上的限制產(chǎn)生了接地電位差,從而引起噪聲容限的降低,當(dāng)做成回路時(shí),接地電位差減小。

    另外,接地和電源的圖形盡可能要與數(shù)據(jù)的流動(dòng)方向平行,這是壓制噪聲能力增強(qiáng)的秘訣;多層PCB可采取其中若干層作屏蔽層,電源層、地線層均可視為屏蔽層,一般地線層和電源層設(shè)計(jì)在多層印制線路板的內(nèi)層,信號(hào)線設(shè)計(jì)在內(nèi)層和外層。
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