(一) 画好原理图很多工程师都觉得layout工作更重要一些,原理图就是为了生成网表方便PCB做检查用的。其实,在后续电路调试过程中原理图的作用会更大一些。无论是查找问题还是和同事交流,还是原理图更直观更方便。另外养成在原理图中做标注的习惯,把各部分电路在layout的时候要注意到的问题标注在原理图上,对自己或者对别人都是一个很好的提醒。层次化原理图,把不同功能不同模块的电路分成不同的页,这样无论是读图还是以后重复使用都能明显的减少工作量。使用成熟的设计总是要比设计新电路的风险小。每次看到把所有电路都放在一张图纸上,一片密密麻麻的器件,脑袋就能大一圈。(二) 好好进行电路布局心急的工程师画完原理图,把网表导入PCB后就迫不及待的把器件放好,开始拉线。其实一个好的PCB布局能让你后面的拉线工作变得简单,让你的PCB工作的更好。每一块板子都会有一个信号路径,PCB布局也应该尽量遵循这个信号路径,让信号在板子上可以顺畅的传输,人们都不喜欢走迷宫,信号也一样。如果原理图是按照模块设计的,PCB也一样可以。按照不同的功能模块可以把板子划分为若干区域。模拟数字分开,电源信号分开,发热器件和易感器件分开,体积较大的器件不要太靠近板边,注意射频信号的屏蔽等等……多花一分的时间去优化PCB的布局,就能在拉线的时候节省更多的时间。
开发PCB电路板1.布局首先,要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小,PCB电路板生产商则散热不好,且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后.再确定特殊元件的位置。最后,根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局。在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则:(1)尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近,输入和输出元件应尽量远离。(2)某些元器件或导线之间可能有较高的电位差,应加大它们之间的距离,以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。(3)应留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。根据电路的功能单元.对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则:(1)按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向。(2)以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上.尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。(3)在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样,不但美观.而且装焊容易.易于批量生产。(4)位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm。电路板的最佳形状为矩形。
现在市面上流行的EDA工具软件很多,但除了使用的术语和功能键的位置不一样外都大同小异,如何用这些工具更好地实现PCB的设计呢?在开始布线之前对设计进行认真的分析以及对工具软件进行认真的设置将使设计更加符合要求。下面是一般的设计过程和步骤。1、确定PCB的层数电路板尺寸和布线层数需要在设计初期确定。如果设计要求使用高密度球栅数组(BGA)组件,就必须考虑这些器件布线所需要的最少布线层数。布线层的数量以及层叠(stack-up)方式会直接影响到印制线的布线和阻抗。板的大小有助于确定层叠方式和印制线宽度,实现期望的设计效果。多年来,人们总是认为电路板层数越少成本就越低,但是影响电路板的制造成本还有许多其它因素。近几年来,多层板之间的成本差别已经大大减小。在开始设计时最好采用较多的电路层并使敷铜均匀分布,以避免在设计临近结束时才发现有少量信号不符合已定义的规则以及空间要求,从而被迫添加新层。在设计之前认真的规划将减少布线中很多的麻烦。2、设计规则和限制自动布线工具本身并不知道应该做些什幺。为完成布线任务,布线工具需要在正确的规则和限制条件下工作。不同的信号线有不同的布线要求,要对所有特殊要求的信号线进行分类,不同的设计分类也不一样。每个信号类都应该有优先级,优先级越高,规则也越严格。规则涉及印制线宽度、过孔的最大数量、平行度、信号线之间的相互影响以及层的限制,这些规则对布线工具的性能有很大影响。认真考虑设计要求是成功布线的重要一步。
解决EMI问题的办法很多,现代的EMI抑制方法包括:利用EMI抑制涂层、选用合适的EMI抑制零配件和EMI仿真设计等。本文从最基本的PCB布板出发,讨论PCB分层堆叠在控制EMI辐射中的作用和设计技巧。电源汇流排在IC的电源引脚附近合理地安置适当容量的电容,可使IC输出电压的跳变来得更快。然而,问题并非到此为止。由于电容呈有限频率响应的特性,这使得电容无法在全频带上生成干净地驱动IC输出所需要的谐波功率。除此之外,电源汇流排上形成的瞬态电压在去耦路径的电感两端会形成电压降,这些瞬态电压就是主要的共模EMI干扰源。我们应该怎么解决这些问题?就我们电路板上的IC而言,IC周围的电源层可以看成是优良的高频电容器,它可以收集为干净输出提供高频能量的分立电容器所泄漏的那部份能量。此外,优良的电源层的电感要小,从而电感所合成的瞬态信号也小,进而降低共模EMI。当然,电源层到IC电源引脚的连线必须尽可能短,因为数位信号的上升沿越来越快,最好是直接连到IC电源引脚所在的焊盘上,这要另外讨论。为了控制共模EMI,电源层要有助于去耦和具有足够低的电感,这个电源层必须是一个设计相当好的电源层的配对。有人可能会问,好到什么程度才算好?问题的答案取决于电源的分层、层间的材料以及工作频率(即IC上升时间的函数)。通常,电源分层的间距是6mil,夹层是FR4材料,则每平方英寸电源层的等效电容约为75pF。显然,层间距越小电容越大。
这里主要是说了从PCB设计封装来解析选择元件的技巧。元件的封装包含很多信息,包含元件的尺寸,特别是引脚的相对位置关系,还有元件的焊盘类型。当然我们根据元件封装选择元件时还有一个要注意的地方是要考虑元件的外形尺寸。引脚位置关系:主要是指我们需要将实际的元件的引脚和PCB元件的封装的尺寸对应起来。我们选择不同的元件,虽然功能相同,但是元件的封装很可能不一样。我们需要保证PCB焊盘尺寸位置正确才能保证元件能正确焊接。焊盘的选择:这个是我们需要考虑的比较多的地方。首先包括焊盘的类型。其类型包括两种,一是电镀通孔,一种是表贴类型。我们需要考虑的因素有器件成本、可用性、器件面积密度和功耗等因数。从制造角度看,表贴器件通常要比通孔器件便宜,而且一般可用性较高。对于我们一般设计来说,我们选择表贴元件,不仅方便手工焊接,而且有利于查错和调试过程中更好的连接焊盘和信号。其次我们还应该注意焊盘的位置。因为不同的位置,就代表元件实际当中不同的位置。我们如果不合理安排焊盘的位置,很有可能就会出现一个区域元件过密,而另外一个区域元件很稀疏的情况,当然情况更糟糕的是由于焊盘位置过近,导致元件之间空隙过小而无法焊接,下面就是我失败的一个例子,我在一个光耦开关旁边开了通孔,但是由于它们的位置过近,导致光耦开关焊接上去以后,通孔无法再放置螺丝了。