1. 从原理图到PCB的设计流程建立元件参数——>输入原理网表->设计参数设置->手工布局->手工布线->验证设计——>复查->CAM输出。2. 参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil。焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损。当与焊盘连接的走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状,这样的好处是焊盘不容易起皮,而是走线与焊盘不易断开。3. 元器件布局实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响。例如,如果印制板两条细平行线靠得很近,则会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声;由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,因此,在设计印制电路板的时候,应注意采用正确的方法。每一个开关电源都有四个电流回路:◆ 电源开关交流回路◆ 输出整流交流回路◆ 输入信号源电流回路◆ 输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电,滤波电容主要起到一个宽带储能作用;类似地,输出滤波电容也用来储存来自输出整流器的高频能量,同时消除输出负载回路的直流能量。所以,输入和输出滤波电容的接线端十分重要,输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源;如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连,交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去。电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流,这些电流中谐波成分很高,其频率远大于开关基频,峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍,过渡时间通常约为50ns。这两个回路最容易产生电磁干扰,因此必须在电源中其它印制线布线之前先布好这些交流回路,每个回路的三种主要的元件滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应彼此相邻地进行放置,调整元件位置使它们之间的电流路径尽可能短。
尤其在使用高速数据网络时,拦截大量信息所需要的时间显著低于拦截低速数据传输所需要的时间。数据双绞线中的绞合线对在低频下可以靠自身的绞合来抵抗外来干扰及线对之间的串音,但在高频情况下(尤其在频率超过250MHz以上时),仅靠线对绞合已无法达到抗干扰的目的,只有屏蔽才能够抵抗外界干扰。电缆屏蔽层的作用就像一个法拉第护罩,干扰信号会进入到屏蔽层里,但却进入不到导体中。因此,数据传输可以无故障运行。由于屏蔽电缆比非屏蔽电缆具有较低的辐射散发,因而防止了网络传输被拦截。屏蔽网络(屏蔽的电缆及元器件)能够显著减小进入到周围环境中而可能被拦截的电磁能辐射等级。不同干扰场的屏蔽选择干扰场主要有电磁干扰及射频干扰两种。电磁干扰(EMI)主要是低频干扰,马达、荧光灯以及电源线是通常的电磁干扰源。射频干扰(RFI)是指无线频率干扰,主要是高频干扰。无线电、电视转播、雷达及其他无线通讯是通常的射频干扰源。对于抵抗电磁干扰,选择编织屏蔽最为有效,因其具有较低的临界电阻;对于射频干扰,箔层屏蔽最有效,因编织屏蔽依赖于波长的变化,它所产生的缝隙使得高频信号可自由进出导体;而对于高低频混合的干扰场,则要采用具有宽带覆盖功能的箔层加编织网的组合屏蔽方式。通常,网状屏蔽覆盖率越高,屏蔽效果就越好。
随着PCB设计复杂度的逐步提高,对于信号完整性的分析除了反射,串扰以及EMI之外,稳定可靠的电源供应也成为设计者们重点研究的方向之一。尤其当开关器件数目不断增加,核心电压不断减小的时候,电源的波动往往会给系统带来致命的影响,于是人们提出了新的名词:电源完整性,简称PI(powerintegrity)。当今国际市场上,IC设计比较发达,但电源完整性设计还是一个薄弱的环节。因此本文提出了PCB板中电源完整性问题的产生,分析了影响电源完整性的因素并提出了解决PCB板中电源完整性问题的优化方法与经验设计,具有较强的理论分析与实际工程应用价值。二、电源噪声的起因及分析对于电源噪声的起因我们通过一个与非门电路图进行分析。图1中的电路图为一个三输入与非门的结构图,因为与非门属于数字器件,它是通过“1”和“0”电平的切换来工作的。随着IC技术的不断提高,数字器件的切换速度也越来越快,这就引进了更多的高频分量,同时回路中的电感在高频下就很容易引起电源波动。如在图1中,当与非门输入全为高电平时,电路中的三极管导通,电路瞬间短路,电源向电容充电,同时流入地线。此时由于电源线和地线上存在寄生电感,我们由公式V=LdI/dt可知,这将在电源线和地线上产生电压波动,如图2中所示的电平上升沿所引入的ΔI噪声。当与非门输入为低电平时,此时电容放电,将在地线上产生较大的ΔI噪声;而电源此时只有电路的瞬间短路所引起的电流突变,由于不存在向电容充电而使电流突变相对于上升沿来说要小。从对与非门的电路进行分析我们知道,造成电源不稳定的根源主要在于两个方面:一是器件高速开关状态下,瞬态的交变电流过大;
1、PCB分板机对于运转问题的原因:蓄电池没有充足电力,蓄电池和启动电机之间的连接断开。蓄电池或接线卡子出现的氧化的现象;电磁开关与两大接线柱接触不良或是导流片被严重烧蚀;电刷出现磨损、折断或是电刷卡在刷架中;电刷整流器间存在油污或是整流片的严重烧蚀。2、绕组部分短路或断路:有三个原因会出现这种情况,一是电枢绕组或是换向器片出现脱焊现象,二是轴承或铜套出现磨损导致转子扫膛,三是在安装的时候4个电刷的位置装错了或是新换的轴套间隙过大。PCB分板机启动时空转:拨叉安装不正确,拨叉滑柱装置在挪动衬套内让电动机齿轮不可能与拨叉一同转动。3.PCB分板机启动电机就会转动。电磁开关铁芯和接盘推杆间间的间隙太大会造成单向离合器打滑,无法带动飞轮齿圈转动。启动电机齿轮一旦严重磨损,就会无法与飞轮齿圈很好地磨合。电磁开关常吸常开,是指在按下启动开关后,电磁开关的铁芯刚被吸上去就会马上脱下来,脱下来后又会被吸上去,然后又马上脱下来,达不到启动发起机的效果1。呈现这种毛病现象的常见缘由是坚持线圈断路。
产生网络表:网络表是电路原理图设计(SCH)与印制电路板设计(PCB)之间的一座桥梁,它是电路板自动的灵魂。网络表可以从电路原理图中获得,也可从印制电路板中提取出来。(3)印制电路板的设计:印制电路板的设计主要是针对PROTEL99的另外一个重要的部分PCB而言的,在这个过程中,我们借助PROTEL99提供的强大功能实现电路板的版面设计,完成高难度的等工作。但在实践中,具体主要以下面细分步骤为主:一、电路版设计的先期工作1、利用原理图设计工具绘制原理图,并且生成对应的网络表。当然,有些特殊情况下,如电路版比较简单,已经有了网络表等情况下也可以不进行原理图的设计,直接进入PCB设计系统,在PCB设计系统中,可以直接取用零件封装,人工生成网络表。2、手工更改网络表将一些元件的固定用脚等原理图上没有的焊盘定义到与它相通的网络上,没任何物理连接的可定义到地或保护地等。将一些原理图和PCB封装库中引脚名称不一致的器件引脚名称改成和PCB封装库中的一致,特别是二、三极管等。二、画出自己定义的非标准器件的封装库建议将自己所画的器件都放入一个自己建立的PCB库专用设计文件。三、设置PCB设计环境和绘制印刷电路的版框含中间的镂空等1、进入PCB系统后的第Y步就是设置PCB设计环境,包括设置格点大小和类型,光标类型,版层参数,布线参数等等。大多数参数都可以用系统默认值,而且这些参数经过设置之后,符合个人的习惯,以后无须再去修改。2、规划电路版,主要是确定电路版的边框,包括电路版的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上适当大小的焊盘。对于3mm的螺丝可用6.5~8mm的外径和3.2~3.5mm内径的焊盘对于标准板可从其它板或PCBizard中调入。注意-在绘制电路版地边框前,一定要将当前层设置成KeepOut层,即禁止布线层。四、打开所有要用到的PCB库文件后,调入网络表文件和修改零件封装这一步是非常重要的一个环节,网络表是PCB自动布线的灵魂,也是原理图设计与印象电路版设计的接口,只有将网络表装入后,才能进行电路版的布线。在原理图设计的过程中,ERC检查不会涉及到零件的封装问题。因此,原理图设计时,零件的封装可能被遗忘,在引进网络表时可以根据设计情况来修改或补充零件的封装。当然,可以直接在PCB内人工生成网络表,并且指定零件封装。
专业FPC柔性版如果阻抗变化只发生一次,例如线宽从8mil变到6mil后,一直保持6mil宽度这种情况,要达到突变处信号反射噪声不超过电压摆幅的5%这一噪声预算要求,FPC柔性版阻抗变化必须小于10%。这有时很难做到,以 FR4板材上微带线的情况为例,我们计算一下。如果线宽8mil,线条和参考平面之间的厚度为4mil,特性阻抗为46.5欧姆。线宽变化到6mil后特性阻抗变成54.2欧姆,阻抗变化率达到了20%。反射信号的幅度必然超标。至于对信号造成多大影响,还和信号上升时间和驱动端到反射点处信号的时延有关。但至少这是一个潜在的问题点。幸运的是这时可以通过阻抗匹配端接解决问题。如果阻抗变化发生两次,例如线宽从8mil变到6mil后,拉出2cm后又变回8mil。那么在2cm长6mil宽线条的两个端点处都会发生反射,一次是阻抗变大,发生正反射,接着阻抗变小,发生负反射。如果两次反射间隔时间足够短,两次反射就有可能相互抵消,从而减小影响。假设传输信号为1V,第Y次正反射有0.2V被反射,1.2V继续向前传输,第二次反射有 -0.2*1.2 = 0.24v被反射回。再假设6mil线长度极短,两次反射几乎同时发生,那么总的反射电压只有0.04V,小于5%这一噪声预算要求。因此,这种反射是否影响信号,有多大影响,和阻抗变化处的时延以及信号上升时间有关。研究及实验表明,只要阻抗变化处的时延小于信号上升时间的20%,反射信号就不会造成问题。如果信号上升时间为1ns,那么阻抗变化处的时延小于0.2ns对应1.2英寸,反射就不会产生问题。也就是说,对于本例情况,6mil宽走线的长度只要小于3cm就不会有问题。