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文檔簡介
用電腦繪制電路原理圖確實(shí)給人們帶來了很多方便,而且在Protel
99SE中,可以根據(jù)原理圖所生成的網(wǎng)絡(luò)表來進(jìn)行印刷電路板的自動(dòng)布局和自動(dòng)布線,因此網(wǎng)絡(luò)表正確與否是非常關(guān)鍵的,而為了得到正確的網(wǎng)絡(luò)表,在繪制電路原理圖時(shí)必須根據(jù)軟件所設(shè)定的規(guī)則來畫圖,初學(xué)者在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)養(yǎng)成良好的習(xí)慣,不要只為畫原理圖而畫原理圖,而應(yīng)該在為得到一個(gè)正確的網(wǎng)絡(luò)表的前提下去設(shè)計(jì)一張精美的、布局合理的原理圖。根據(jù)本人在這幾年教學(xué)經(jīng)驗(yàn),初學(xué)者應(yīng)注意以下幾個(gè)問題:
1.
元器件之間連線用Wire(■)命令而不是用Line(
/)命令,雖然從表面上看,兩者都是直線,只是顏色稍有些不同,但用Wire(■)命令放置的導(dǎo)線是具有電氣特性的,而用Line(/)命令放置的直線是不具有電氣意義的,兩者具有根本區(qū)別的。
2.
注意理解說明文字(Annotation)和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(Net
Label)的區(qū)別:說明文字是沒有電氣特性的,只是純粹的文字解釋,而網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號是有電氣特性的,它可以把電路圖具有相同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的電氣連線是連在一起的,即在兩個(gè)以上沒有相互連接的網(wǎng)絡(luò)中,把應(yīng)該連接在一起的電氣連接點(diǎn)定義成相同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號,可以使它們在電氣含義上屬于真正的同一網(wǎng)絡(luò)。
3.導(dǎo)線的端點(diǎn)與元件引腳的端點(diǎn)相連,而不是把導(dǎo)線和元件的引腳重疊,最常見的錯(cuò)誤是當(dāng)導(dǎo)線與元件引腳重疊時(shí),這時(shí)軟件會(huì)自動(dòng)在元件引腳的端點(diǎn)加一節(jié)點(diǎn),這時(shí)再把節(jié)點(diǎn)刪除掉,認(rèn)為就這樣就正確了,實(shí)際上如果只是為了得到一張?jiān)韴D,這樣做并沒有什么不妥,但卻不能得到正確的網(wǎng)絡(luò)表。
4.導(dǎo)線與導(dǎo)線之間不要有重疊。
5.不要在同一地方放兩個(gè)以上相同的元件(如兩個(gè)電源地符號重疊在一起);
6.在放置電源地符號(■)時(shí),電源地符號的顯示類型(Style)為Power
Ground(■),這時(shí)Power
Port的屬性對話框中網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(Net)的內(nèi)容默認(rèn)是不顯示的,因此有些初學(xué)者在放置電源地符號(■)時(shí),沒有留意網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的內(nèi)容,致使有網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(Net)的內(nèi)容些網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的內(nèi)容為“GND”,有些網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的內(nèi)容卻為“VCC”,如果純粹只為得到一張?jiān)韴D,這樣做是沒有問題的,但是若利用自動(dòng)布線來設(shè)計(jì)PCB板時(shí),卻會(huì)造成電源和地短路,從而使整塊PCB板報(bào)廢。正確的做法是在放置電源地符號(■)符號,把Power
Port的屬性對話框中網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(Net)的內(nèi)容全部設(shè)置為GND。
7.
在繪制電路原理圖時(shí),通??偩€、總線分支線和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號是一起存在的,要注意總線和總線分支線不具有電氣特性的,而網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號是具有電氣特性的,因此在放置總線時(shí)不能用加粗了的導(dǎo)線來替代,也不能用導(dǎo)線來替代總線分支線,總線分支線和元件引腳之間不能直接連在一起,而應(yīng)通過導(dǎo)線接在一起,網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號應(yīng)放在導(dǎo)線上,不能放在元件引腳上,不能用說明文字(Annotation)來替代網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(Net
Label)。(鐘愛琴)1.原理圖常見錯(cuò)誤:(1)ERC報(bào)告管腳沒有接入信號:a.創(chuàng)建封裝時(shí)給管腳定義了I/O屬性;b.創(chuàng)建元件或放置元件時(shí)修改了不一致的grid屬性,管腳與線沒有連上;c.創(chuàng)建元件時(shí)pin方向反向,必須非pinname端連線。(2)元件跑到圖紙界外:沒有在元件庫圖表紙中心創(chuàng)建元件。(3)創(chuàng)建的工程文件網(wǎng)絡(luò)表只能部分調(diào)入pcb:生成netlist時(shí)沒有選擇為global。(4)當(dāng)使用自己創(chuàng)建的多部分組成的元件時(shí),千萬不要使用annotate.2.PCB中常見錯(cuò)誤:(1)網(wǎng)絡(luò)載入時(shí)報(bào)告NODE沒有找到:a.原理圖中的元件使用了pcb庫中沒有的封裝;b.原理圖中的元件使用了pcb庫中名稱不一致的封裝;c.原理圖中的元件使用了pcb庫中pinnumber不一致的封裝。如三極管:sch中pinnumber為e,b,c,而pcb中為1,2,3。(2)打印時(shí)總是不能打印到一頁紙上:a.創(chuàng)建pcb庫時(shí)沒有在原點(diǎn);b.多次移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)了元件,pcb板界外有隱藏的字符。選擇顯示所有隱藏的字符,縮小pcb,然后移動(dòng)字符到邊界內(nèi)。(3)DRC報(bào)告網(wǎng)絡(luò)被分成幾個(gè)部分:表示這個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒有連通,看報(bào)告文件,使用選擇CONNECTEDCOPPER查找。另外提醒朋友盡量使用WIN2000,減少藍(lán)屏的機(jī)會(huì);多幾次導(dǎo)出文件,做成新的DDB文件,減少文件尺寸和PROTEL僵死的機(jī)會(huì)。如果作較復(fù)雜得設(shè)計(jì),盡量不要使用自動(dòng)布線。在PCB設(shè)計(jì)中,布線是完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟,可以說前面的準(zhǔn)備工作都是為它而做的,在整個(gè)PCB中,以布線的設(shè)計(jì)過程限定最高,技巧最細(xì)、工作量最大。PCB布線有單面布線、雙面布線及多層布線。布線的方式也有兩種:自動(dòng)布線及交互式布線,在自動(dòng)布線之前,可以用交互式預(yù)先對要求比較嚴(yán)格的線進(jìn)行布線,輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行,以免產(chǎn)生反射干擾。必要時(shí)應(yīng)加地線隔離,兩相鄰層的布線要互相垂直,平行容易產(chǎn)生寄生耦合。自動(dòng)布線的布通率,依賴于良好的布局,布線規(guī)則可以預(yù)先設(shè)定,包括走線的彎曲次數(shù)、導(dǎo)通孔的數(shù)目、步進(jìn)的數(shù)目等。一般先進(jìn)行探索式布經(jīng)線,快速地把短線連通,然后進(jìn)行迷宮式布線,先把要布的連線進(jìn)行全局的布線路徑優(yōu)化,它可以根據(jù)需要斷開已布的線。并試著重新再布線,以改進(jìn)總體效果。對目前高密度的PCB設(shè)計(jì)已感覺到貫通孔不太適應(yīng)了,它浪費(fèi)了許多寶貴的布線通道,為解決這一矛盾,出現(xiàn)了盲孔和埋孔技術(shù),它不僅完成了導(dǎo)通孔的作用,還省出許多布線通道使布線過程完成得更加方便,更加流暢,更為完善,PCB板的設(shè)計(jì)過程是一個(gè)復(fù)雜而又簡單的過程,要想很好地掌握它,還需廣大電子工程設(shè)計(jì)人員去自已體會(huì),才能得到其中的真諦。1電源、地線的處理既使在整個(gè)PCB板中的布線完成得都很好,但由于電源、地線的考慮不周到而引起的干擾,會(huì)使產(chǎn)品的性能下降,有時(shí)甚至影響到產(chǎn)品的成功率。所以對電、地線的布線要認(rèn)真對待,把電、地線所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度,以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。對每個(gè)從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程人員來說都明白地線與電源線之間噪音所產(chǎn)生的原因,現(xiàn)只對降低式抑制噪音作以表述:眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬,它們的關(guān)系是:地線>電源線>信號線,通常信號線寬為:0.2~0.3mm,最經(jīng)細(xì)寬度可達(dá)0.05~0.07mm,電源線為1.2~2.5mm對數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個(gè)回路,即構(gòu)成一個(gè)地網(wǎng)來使用(模擬電路的地不能這樣使用)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?;蚴亲龀啥鄬影澹娫?,地線各占用一層。2、數(shù)字電路與模擬電路的共地處理現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路(數(shù)字或模擬電路),而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的。因此在布線時(shí)就需要考慮它們之間互相干擾問題,特別是地線上的噪音干擾。數(shù)字電路的頻率高,模擬電路的敏感度強(qiáng),對信號線來說,高頻的信號線盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件,對地線來說,整人PCB對外界只有一個(gè)結(jié)點(diǎn),所以必須在PCB內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù)、模共地的問題,而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實(shí)際上是分開的它們之間互不相連,只是在PCB與外界連接的接口處(如插頭等)。數(shù)字地與模擬地有一點(diǎn)短接,請注意,只有一個(gè)連接點(diǎn)。也有在PCB上不共地的,這由系統(tǒng)設(shè)計(jì)來決定。3、信號線布在電(地)層上在多層印制板布線時(shí),由于在信號線層沒有布完的線剩下已經(jīng)不多,再多加層數(shù)就會(huì)造成浪費(fèi)也會(huì)給生產(chǎn)增加一定的工作量,成本也相應(yīng)增加了,為解決這個(gè)矛盾,可以考慮在電(地)層上進(jìn)行布線。首先應(yīng)考慮用電源層,其次才是地層。因?yàn)樽詈檬潜A舻貙拥耐暾浴?、大面積導(dǎo)體中連接腿的處理在大面積的接地(電)中,常用元器件的腿與其連接,對連接腿的處理需要進(jìn)行綜合的考慮,就電氣性能而言,元件腿的焊盤與銅面滿接為好,但對元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如:①焊接需要大功率加熱器。②容易造成虛焊點(diǎn)。所以兼顧電氣性能與工藝需要,做成十字花焊盤,稱之為熱隔離(heatshield)俗稱熱焊盤(Thermal),這樣,可使在焊接時(shí)因截面過分散熱而產(chǎn)生虛焊點(diǎn)的可能性大大減少。多層板的接電(地)層腿的處理相同。5、布線中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用在許多CAD系統(tǒng)中,布線是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)決定的。網(wǎng)格過密,通路雖然有所增加,但步進(jìn)太小,圖場的數(shù)據(jù)量過大,這必然對設(shè)備的存貯空間有更高的要求,同時(shí)也對象計(jì)算機(jī)類電子產(chǎn)品的運(yùn)算速度有極大的影響。而有些通路是無效的,如被元件腿的焊盤占用的或被安裝孔、定們孔所占用的等。網(wǎng)格過疏,通路太少對布通率的影響極大。所以要有一個(gè)疏密合理的網(wǎng)格系統(tǒng)來支持布線的進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)元器件兩腿之間的距離為0.1英寸(2.54mm),所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)一般就定為0.1英寸(2.54mm)或小于0.1英寸的整倍數(shù),如:0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。6、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC)布線設(shè)計(jì)完成后,需認(rèn)真檢查布線設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)者所制定的規(guī)則,同時(shí)也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求,一般檢查有如下幾個(gè)方面:線與線,線與元件焊盤,線與貫通孔,元件焊盤與貫通孔,貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理,是否滿足生產(chǎn)要求。電源線和地線的寬度是否合適,電源與地線之間是否緊耦合(低的波阻抗)?在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。對于關(guān)鍵的信號線是否采取了最佳措施,如長度最短,加保護(hù)線,輸入線及輸出線被明顯地分開。模擬電路和數(shù)字電路部分,是否有各自獨(dú)立的地線。后加在PCB中的圖形(如圖標(biāo)、注標(biāo))是否會(huì)造成信號短路。對一些不理想的線形進(jìn)行修改。在PCB上是否加有工藝線?阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求,阻焊尺寸是否合適,字符標(biāo)志是否壓在器件焊盤上,以免影響電裝質(zhì)量。多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小,如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。概述本文檔的目的在于說明使用PADS的印制板設(shè)計(jì)軟件PowerPCB進(jìn)行印制板設(shè)計(jì)的流程和一些注意事項(xiàng),為一個(gè)工作組的設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)規(guī)范,方便設(shè)計(jì)人員之間進(jìn)行交流和相互檢查。2、設(shè)計(jì)流程PCB的設(shè)計(jì)流程分為網(wǎng)表輸入、規(guī)則設(shè)置、元器件布局、布線、檢查、復(fù)查、輸出六個(gè)步驟.2.1網(wǎng)表輸入網(wǎng)表輸入有兩種方法,一種是使用PowerLogic的OLEPowerPCBConnection功能,選擇SendNetlist,應(yīng)用OLE功能,可以隨時(shí)保持原理圖和PCB圖的一致,盡量減少出錯(cuò)的可能。另一種方法是直接在PowerPCB中裝載網(wǎng)表,選擇File->Import,將原理圖生成的網(wǎng)表輸入進(jìn)來。2.2規(guī)則設(shè)置如果在原理圖設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)把PCB的設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置好的話,就不用再進(jìn)行設(shè)置這些規(guī)則了,因?yàn)檩斎刖W(wǎng)表時(shí),設(shè)計(jì)規(guī)則已隨網(wǎng)表輸入進(jìn)PowerPCB了。如果修改了設(shè)計(jì)規(guī)則,必須同步原理圖,保證原理圖和PCB的一致。除了設(shè)計(jì)規(guī)則和層定義外,還有一些規(guī)則需要設(shè)置,比如PadStacks,需要修改標(biāo)準(zhǔn)過孔的大小。如果設(shè)計(jì)者新建了一個(gè)焊盤或過孔,一定要加上Layer25。注意:PCB設(shè)計(jì)規(guī)則、層定義、過孔設(shè)置、CAM輸出設(shè)置已經(jīng)作成缺省啟動(dòng)文件,名稱為Default.stp,網(wǎng)表輸入進(jìn)來以后,按照設(shè)計(jì)的實(shí)際情況,把電源網(wǎng)絡(luò)和地分配給電源層和地層,并設(shè)置其它高級規(guī)則。在所有的規(guī)則都設(shè)置好以后,在PowerLogic中,使用OLEPowerPCBConnection的RulesFromPCB功能,更新原理圖中的規(guī)則設(shè)置,保證原理圖和PCB圖的規(guī)則一致。2.3元器件布局網(wǎng)表輸入以后,所有的元器件都會(huì)放在工作區(qū)的零點(diǎn),重疊在一起,下一步的工作就是把這些元器件分開,按照一些規(guī)則擺放整齊,即元器件布局。PowerPCB提供了兩種方法,手工布局和自動(dòng)布局。2.3.1手工布局1.工具印制板的結(jié)構(gòu)尺寸畫出板邊(BoardOutline)。2.將元器件分散(DisperseComponents),元器件會(huì)排列在板邊的周圍。3.把元器件一個(gè)一個(gè)地移動(dòng)、旋轉(zhuǎn),放到板邊以內(nèi),按照一定的規(guī)則擺放整齊。2.3.2自動(dòng)布局PowerPCB提供了自動(dòng)布局和自動(dòng)的局部簇布局,但對大多數(shù)的設(shè)計(jì)來說,效果并不理想,不推薦使用。2.3.3注意事項(xiàng)a.布局的首要原則是保證布線的布通率,移動(dòng)器件時(shí)注意飛線的連接,把有連線關(guān)系的器件放在一起b.數(shù)字器件和模擬器件要分開,盡量遠(yuǎn)離c.去耦電容盡量靠近器件的VCCd.放置器件時(shí)要考慮以后的焊接,不要太密集e.多使用軟件提供的Array和Union功能,提高布局的效率2.4布線布線的方式也有兩種,手工布線和自動(dòng)布線。PowerPCB提供的手工布線功能十分強(qiáng)大,包括自動(dòng)推擠、在線設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC),自動(dòng)布線由Specctra的布線引擎進(jìn)行,通常這兩種方法配合使用,常用的步驟是手工—自動(dòng)—手工。2.4.1手工布線1.自動(dòng)布線前,先用手工布一些重要的網(wǎng)絡(luò),比如高頻時(shí)鐘、主電源等,這些網(wǎng)絡(luò)往往對走線距離、線寬、線間距、屏蔽等有特殊的要求;另外一些特殊封裝,如BGA,自動(dòng)布線很難布得有規(guī)則,也要用手工布線。2.自動(dòng)布線以后,還要用手工布線對PCB的走線進(jìn)行調(diào)整。2.4.2自動(dòng)布線手工布線結(jié)束以后,剩下的網(wǎng)絡(luò)就交給自動(dòng)布線器來自布。選擇Tools->SPECCTRA,啟動(dòng)Specctra布線器的接口,設(shè)置好DO文件,按Continue就啟動(dòng)了Specctra布線器自動(dòng)布線,結(jié)束后如果布通率為100%,那么就可以進(jìn)行手工調(diào)整布線了;如果不到100%,說明布局或手工布線有問題,需要調(diào)整布局或手工布線,直至全部布通為止。2.4.3注意事項(xiàng)a.電源線和地線盡量加粗b.去耦電容盡量與VCC直接連接c.設(shè)置Specctra的DO文件時(shí),首先添加Protectallwires命令,保護(hù)手工布的線不被自動(dòng)布線器重布d.如果有混合電源層,應(yīng)該將該層定義為Split/mixedPlane,在布線之前將其分割,布完線之后,使用PourManager的PlaneConnect進(jìn)行覆銅e.將所有的器件管腳設(shè)置為熱焊盤方式,做法是將Filter設(shè)為Pins,選中所有的管腳,修改屬性,在Thermal選項(xiàng)前打勾f.手動(dòng)布線時(shí)把DRC選項(xiàng)打開,使用動(dòng)態(tài)布線(DynamicRoute)2.5檢查檢查的項(xiàng)目有間距(Clearance)、連接性(Connectivity)、高速規(guī)則(HighSpeed)和電源層(Plane),這些項(xiàng)目可以選擇Tools->VerifyDesign進(jìn)行。如果設(shè)置了高速規(guī)則,必須檢查,否則可以跳過這一項(xiàng)。檢查出錯(cuò)誤,必須修改布局和布線。注意:有些錯(cuò)誤可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外,檢查間距時(shí)會(huì)出錯(cuò);另外每次修改過走線和過孔之后,都要重新覆銅一次。2.6復(fù)查復(fù)查根據(jù)“PCB檢查表”,內(nèi)容包括設(shè)計(jì)規(guī)則,層定義、線寬、間距、焊盤、過孔設(shè)置;還要重點(diǎn)復(fù)查器件布局的合理性,電源、地線網(wǎng)絡(luò)的走線,高速時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的走線與屏蔽,去耦電容的擺放和連接等。復(fù)查不合格,設(shè)計(jì)者要修改布局和布線,合格之后,復(fù)查者和設(shè)計(jì)者分別簽字。2.7設(shè)計(jì)輸出PCB設(shè)計(jì)可以輸出到打印機(jī)或輸出光繪文件。打印機(jī)可以把PCB分層打印,便于設(shè)計(jì)者和復(fù)查者檢查;光繪文件交給制板廠家,生產(chǎn)印制板。光繪文件的輸出十分重要,關(guān)系到這次設(shè)計(jì)的成敗,下面將著重說明輸出光繪文件的注意事項(xiàng)。a.需要輸出的層有布線層(包括頂層、底層、中間布線層)、電源層(包括VCC層和GND層)、絲印層(包括頂層絲印、底層絲?。?、阻焊層(包括頂層阻焊和底層阻焊),另外還要生成鉆孔文件(NCDrill)b.如果電源層設(shè)置為Split/Mixed,那么在AddDocument窗口的Document項(xiàng)選擇Routing,并且每次輸出光繪文件之前,都要對PCB圖使用PourManager的PlaneConnect進(jìn)行覆銅;如果設(shè)置為CAMPlane,則選擇Plane,在設(shè)置Layer項(xiàng)的時(shí)候,要把Layer25加上,在Layer25層中選擇Pads和Viasc.在設(shè)備設(shè)置窗口(按DeviceSetup),將Aperture的值改為199d.在設(shè)置每層的Layer時(shí),將BoardOutline選上e.設(shè)置絲印層的Layer時(shí),不要選擇PartType,選擇頂層(底層)和絲印層的Outline、Text、Linef.設(shè)置阻焊層的Layer時(shí),選擇過孔表示過孔上不加阻焊,不選過孔表示家阻焊,視具體情況確定g.生成鉆孔文件時(shí),使用PowerPCB的缺省設(shè)置,不要作任何改動(dòng)h.所有光繪文件輸出以后,用CAM350打開并打印,由設(shè)計(jì)者和復(fù)查者根據(jù)“PCB檢查表”檢查過孔(via)是多層PCB的重要組成部分之一,鉆孔的費(fèi)用通常占PCB制板費(fèi)用的30%到40%。簡單的說來,PCB上的每一個(gè)孔都可以稱之為過孔。從作用上看,過孔可以分成兩類:一是用作各層間的電氣連接;二是用作器件的固定或定位。如果從工藝制程上來說,這些過孔一般又分為三類,即盲孔(blindvia)、埋孔(buriedvia)和通孔(throughvia)。盲孔位于印刷線路板的頂層和底層表面,具有一定深度,用于表層線路和下面的內(nèi)層線路的連接,孔的深度通常不超過一定的比率(孔徑)。埋孔是指位于印刷線路板內(nèi)層的連接孔,它不會(huì)延伸到線路板的表面。上述兩類孔都位于線路板的內(nèi)層,層壓前利用通孔成型工藝完成,在過孔形成過程中可能還會(huì)重疊做好幾個(gè)內(nèi)層。第三種稱為通孔,這種孔穿過整個(gè)線路板,可用于實(shí)現(xiàn)內(nèi)部互連或作為元件的安裝定位孔。由于通孔在工藝上更易于實(shí)現(xiàn),成本較低,所以絕大部分印刷電路板均使用它,而不用另外兩種過孔。以下所說的過孔,沒有特殊說明的,均作為通孔考慮。從設(shè)計(jì)的角度來看,一個(gè)過孔主要由兩個(gè)部分組成,一是中間的鉆孔(drillhole),二是鉆孔周圍的焊盤區(qū),見下圖。這兩部分的尺寸大小決定了過孔的大小。很顯然,在高速,高密度的PCB設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)者總是希望過孔越小越好,這樣板上可以留有更多的布線空間,此外,過孔越小,其自身的寄生電容也越小,更適合用于高速電路。但孔尺寸的減小同時(shí)帶來了成本的增加,而且過孔的尺寸不可能無限制的減小,它受到鉆孔(drill)和電鍍(plating)等工藝技術(shù)的限制:孔越小,鉆孔需花費(fèi)的時(shí)間越長,也越容易偏離中心位置;且當(dāng)孔的深度超過鉆孔直徑的6倍時(shí),就無法保證孔壁能均勻鍍銅。比如,現(xiàn)在正常的一塊6層PCB板的厚度(通孔深度)為50Mil左右,所以PCB廠家能提供的鉆孔直徑最小只能達(dá)到8Mil。二、過孔的寄生電容過孔本身存在著對地的寄生電容,如果已知過孔在鋪地層上的隔離孔直徑為D2,過孔焊盤的直徑為D1,PCB板的厚度為T,板基材介電常數(shù)為ε,則過孔的寄生電容大小近似于:C=1.41εTD1/(D2-D1)過孔的寄生電容會(huì)給電路造成的主要影響是延長了信號的上升時(shí)間,降低了電路的速度。舉例來說,對于一塊厚度為50Mil的PCB板,如果使用內(nèi)徑為10Mil,焊盤直徑為20Mil的過孔,焊盤與地鋪銅區(qū)的距離為32Mil,則我們可以通過上面的公式近似算出過孔的寄生電容大致是:C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF,這部分電容引起的上升時(shí)間變化量為:T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps。從這些數(shù)值可以看出,盡管單個(gè)過孔的寄生電容引起的上升延變緩的效用不是很明顯,但是如果走線中多次使用過孔進(jìn)行層間的切換,設(shè)計(jì)者還是要慎重考慮的。三、過孔的寄生電感同樣,過孔存在寄生電容的同時(shí)也存在著寄生電感,在高速數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中,過孔的寄生電感帶來的危害往往大于寄生電容的影響。它的寄生串聯(lián)電感會(huì)削弱旁路電容的貢獻(xiàn),減弱整個(gè)電源系統(tǒng)的濾波效用。我們可以用下面的公式來簡單地計(jì)算一個(gè)過孔近似的寄生電感:L=5.08h[ln(4h/d)+1]其中L指過孔的電感,h是過孔的長度,d是中心鉆孔的直徑。從式中可以看出,過孔的直徑對電感的影響較小,而對電感影響最大的是過孔的長度。仍然采用上面的例子,可以計(jì)算出過孔的電感為:L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH。如果信號的上升時(shí)間是1ns,那么其等效阻抗大小為:XL=πL/T10-90=3.19Ω。這樣的阻抗在有高頻電流的通過已經(jīng)不能夠被忽略,特別要注意,旁路電容在連接電源層和地層的時(shí)候需要通過兩個(gè)過孔,這樣過孔的寄生電感就會(huì)成倍增加。四、高速PCB中的過孔設(shè)計(jì)通過上面對過孔寄生特性的分析,我們可以看到,在高速PCB設(shè)計(jì)中,看似簡單的過孔往往也會(huì)給電路的設(shè)計(jì)帶來很大的負(fù)面效應(yīng)。為了減小過孔的寄生效應(yīng)帶來的不利影響,在設(shè)計(jì)中可以盡量做到:1、從成本和信號質(zhì)量兩方面考慮,選擇合理尺寸的過孔大小。比如對6-10層的內(nèi)存模塊PCB設(shè)計(jì)來說,選用10/20Mil(鉆孔/焊盤)的過孔較好,對于一些高密度的小尺寸的板子,也可以嘗試使用8/18Mil的過孔。目前技術(shù)條件下,很難使用更小尺寸的過孔了。對于電源或地線的過孔則可以考慮使用較大尺寸,以減小阻抗。2、上面討論的兩個(gè)公式可以得出,使用較薄的PCB板有利于減小過孔的兩種寄生參數(shù)。3、PCB板上的信號走線盡量不換層,也就是說盡量不要使用不必要的過孔。4、電源和地的管腳要就近打過孔,過孔和管腳之間的引線越短越好,因?yàn)樗鼈儠?huì)導(dǎo)致電感的增加。同時(shí)電源和地的引線要盡可能粗,以減少阻抗。5、在信號換層的過孔附近放置一些接地的過孔,以便為信號提供最近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地過孔。當(dāng)然,在設(shè)計(jì)時(shí)還需要靈活多變。前面討論的過孔模型是每層均有焊盤的情況,也有的時(shí)候,我們可以將某些層的焊盤減小甚至去掉。特別是在過孔密度非常大的情況下,可能會(huì)導(dǎo)致在鋪銅層形成一個(gè)隔斷回路的斷槽,解決這樣的問題除了移動(dòng)過孔的位置,我們還可以考慮將過孔在該鋪銅層的焊盤尺寸減小。問:從WORD文件中拷貝出來的符號,為什么不能夠在PROTEL中正常顯示復(fù):請問你是在SCH環(huán)境,還是在PCB環(huán)境,在PCB環(huán)境是有一些特殊字符不能顯示,因?yàn)槟菚r(shí)保留字.問:net名與port同名,pcb中可否連接答復(fù):可以,PROTEL可以多種方式生成網(wǎng)絡(luò),當(dāng)你在在層次圖中以port-port時(shí),每張線路圖可以用相同的NET名,它們不會(huì)因網(wǎng)絡(luò)名是一樣而連接.但請不要使用電源端口,因?yàn)槟鞘侨值?問::請問在PROTEL99SE中導(dǎo)入PADS文件,為何焊盤屬性改了復(fù):這多是因?yàn)閮煞N軟件和每種版本之間的差異造成,通常做一下手工體調(diào)整就可以了。問:請問楊大蝦:為何通過軟件把powerlogic的原理圖轉(zhuǎn)化成protel后,在protel中無法進(jìn)行屬性修改,只要一修改,要不不現(xiàn)實(shí),要不就是全顯示屬性?謝謝!復(fù):如全顯示,可以做一個(gè)全局性編輯,只顯示希望的部分。問:請教鋪銅的原則?復(fù):鋪銅一般應(yīng)該在你的安全間距的2倍以上.這是LAYOUT的常規(guī)知識.問:請問PotelDXP在自動(dòng)布局方面有無改進(jìn)?導(dǎo)入封裝時(shí)能否根據(jù)原理圖的布局自動(dòng)排開?復(fù):PCB布局與原理圖布局沒有一定的內(nèi)在必然聯(lián)系,故此,PotelDXP在自動(dòng)布局時(shí)不會(huì)根據(jù)原理圖的布局自動(dòng)排開。(根據(jù)子圖建立的元件類,可以幫助PCB布局依據(jù)原理圖的連接)。問:請問信號完整性分析的資料在什么地方購買復(fù):Protel軟件配有詳細(xì)的信號完整性分析手冊。問:為何鋪銅,文件哪么大?有何方法?復(fù):鋪銅數(shù)據(jù)量大可以理解。但如果是過大,可能是您的設(shè)置不太科學(xué)。問:有什么辦法讓原理圖的圖形符號可以縮放嗎?復(fù):不可以。問:PROTEL仿真可進(jìn)行原理性論證,如有詳細(xì)模型可以得到好的結(jié)果復(fù):PROTEL仿真完全兼容Spice模型,可以從器件廠商處獲得免費(fèi)Spice模型,進(jìn)行仿真。PROTEL也提供建模方法,具有專業(yè)仿真知識,可建立有效的模型。問:99SE中如何加入漢字,如果漢化后好象少了不少東西!3-2814:17:0但確實(shí)少了不少功能!復(fù):可能是漢化的版本不對。問:如何制作一個(gè)孔為2*4MM外徑為6MM的焊盤?復(fù):在機(jī)械層標(biāo)注方孔尺寸。與制版商溝通具體要求。問:我知道,但是在內(nèi)電層如何把電源和地與內(nèi)電層連接。沒有網(wǎng)絡(luò)表,如果有網(wǎng)絡(luò)表就沒有問題了復(fù):利用from-to類生成網(wǎng)絡(luò)連接問:還想請教一下99se中橢圓型焊盤如何制作?放置連續(xù)焊盤的方法不可取,線路板廠家不樂意??煞裨谙乱话嬷屑尤脒@個(gè)設(shè)置項(xiàng)?復(fù):在建庫元件時(shí),可以利用非焊盤的圖素形成所要的焊盤形狀。在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)使其具有相同網(wǎng)絡(luò)屬性。我們可以向Protel公司建議。問:如何免費(fèi)獲取以前的原理圖庫和pcb庫復(fù):那你可以的WWW.PROTEL.COM下載問:剛才本人提了個(gè)在覆銅上如何寫上空心(不覆銅)的文字,專家回答先寫字,再覆銅,然后冊除字,可是本人試了一下,刪除字后,空的沒有,被覆銅覆蓋了,請問專家是否搞錯(cuò)了,你能不能試一下復(fù):字必須用PROTEL99SE提供的放置中文的辦法,然后將中文(英文)字解除元件,(因?yàn)槟鞘且粋€(gè)元件)將安全間距設(shè)置成1MIL,再覆銅,然后移動(dòng)覆銅,程序會(huì)詢問是否重新覆銅,回答NO。問:畫原理圖時(shí),如何元件的引腳次序?復(fù):原理圖建庫時(shí),有強(qiáng)大的檢查功能,可以檢查序號,重復(fù),缺漏等。也可以使用陣列排放的功能,一次性放置規(guī)律性的引腳。問:protel99se6自動(dòng)布線后,在集成塊的引腳附近會(huì)出現(xiàn)雜亂的走線,像毛刺一般,有時(shí)甚至是三角形的走線,需要進(jìn)行大量手工修正,這種問題怎么避免?復(fù):合理設(shè)置元件網(wǎng)格,再次優(yōu)化走線。問:用PROTEL畫圖,反復(fù)修改后,發(fā)現(xiàn)文件體積非常大(虛腫),導(dǎo)出后再導(dǎo)入就小了許多。為什么??有其他辦法為文件瘦身嗎?復(fù):其實(shí)那時(shí)因?yàn)镻ROTEL的鋪銅是線條組成的原因造成的,因知識產(chǎn)權(quán)問題,不能使用PADS里的“灌水”功能,但它有它的好處,就是可以自動(dòng)刪除“死銅”。致與文件大,你用WINZIP壓縮一下就很小。不會(huì)影響你的文件發(fā)送。問:請問:在同一條導(dǎo)線上,怎樣讓它不同部分寬度不一樣,而且顯得連續(xù)美觀?謝謝!復(fù):不能自動(dòng)完成,可以利用編輯技巧實(shí)現(xiàn)。liaohm問:如何將一段圓弧進(jìn)行幾等分?fanglin163答復(fù):利用常規(guī)的幾何知識嘛。EDA只是工具。問:protel里用的HDL是普通的VHDL復(fù):ProtelPLD不是,ProtelFPGA是。問:補(bǔ)淚滴后再鋪銅,有時(shí)鋪出來的網(wǎng)格會(huì)殘缺,怎么辦?復(fù):那是因?yàn)槟阍谘a(bǔ)淚滴時(shí)設(shè)置了熱隔離帶原因,你只需要注意安全間距與熱隔離帶方式。也可以用修補(bǔ)的辦法。問:可不可以做不對稱焊盤?拖動(dòng)布線時(shí)相連的線保持原來的角度一起拖動(dòng)?復(fù):可以做不對稱焊盤。拖動(dòng)布線時(shí)相連的線不能直接保持原來的角度一起拖動(dòng)。問:請問當(dāng)Protel發(fā)揮到及至?xí)r,是否能達(dá)到高端EDA軟件同樣的效果復(fù):視設(shè)計(jì)而定。問:ProtelDXP的自動(dòng)布線效果是否可以達(dá)到原ACCEL的水平?復(fù):有過之而無不及。問:protel的pld功能好象不支持流行的HDL語言?復(fù):ProtelPLD使用的Cupl語言,也是一種HDL語言。下一版本可以直接用VHDL語言輸入。問:PCB里面的3D功能對硬件有何要求?復(fù):需要支持OpenGL.問:如何將一塊實(shí)物硬制版的布線快速、原封不動(dòng)地做到電腦之中?復(fù):最快的辦法就是掃描,然后用BMP2PCB程序轉(zhuǎn)換成膠片文件,然后再修改,但你的PCB精度必須在0.2MM以上。BMP2PCB程序可在21IC上下載,你的線路板必須用沙紙打的非常光亮才能成功。問:直接畫PCB板時(shí),如何為一個(gè)電路接點(diǎn)定義網(wǎng)絡(luò)名?復(fù):在Net編輯對話框中設(shè)置。問:怎么讓做的資料中有孔徑顯示或符號標(biāo)志,同allego一樣復(fù):在輸出中有選項(xiàng),可以產(chǎn)生鉆孔統(tǒng)計(jì)及各種孔徑符號。問:自動(dòng)布線的鎖定功能不好用,系統(tǒng)有的會(huì)重布,不知道怎么回事?復(fù):最新的版本無此類問題。問:如何實(shí)現(xiàn)多個(gè)原器件的整體翻轉(zhuǎn)復(fù):一次選中所要翻轉(zhuǎn)的元件。問:我用的p99版加入漢字就死機(jī),是什么原因?復(fù):應(yīng)是D版所致。問:powpcb的文件怎樣用PROTEL打開?復(fù):先新建一PCB文件,然后使用導(dǎo)入功能達(dá)到。問:怎樣從PROTEL99中導(dǎo)入GERBER文件復(fù):Protelpcb只能導(dǎo)入自己的Gerber,而Protel的CAM可以導(dǎo)入其它格式的Gerber.問:如何把布好PCB走線的細(xì)線條部分地改為粗線條復(fù):雙擊修改+全局編輯。注意匹配條件。修改規(guī)則使之適應(yīng)新線寬。問:如何修改一個(gè)集成電路封裝內(nèi)的焊盤尺寸?若全局修改的話應(yīng)如何設(shè)置?復(fù):全部選定,進(jìn)行全局編輯問:如何修改一個(gè)集成電路封裝內(nèi)的焊盤尺寸?復(fù):在庫中修改一個(gè)集成電路封裝內(nèi)的焊盤尺寸大家都知道,在PCB板上也可以修改。(先在元件屬性中解鎖)。問:能否在做PCB時(shí)對元件符號的某些部分加以修改或刪除?復(fù):在元件屬性中去掉元件鎖定,就可在PCB中編輯元件,并且不會(huì)影響庫中元件。問:該焊盤為地線,包地之后,該焊盤與地所連線如何設(shè)置寬度復(fù):包地前設(shè)置與焊盤的連接方式問:為何99se存儲(chǔ)時(shí)要改為工程項(xiàng)目的格式?復(fù):便于文件管理。問:如何去掉PCB上元件的如電阻阻值,電容大小等等,要一個(gè)個(gè)去掉嗎,有沒有快捷方法復(fù):使用全局編輯,同一層全部隱藏問:能告訴將要推出的新版本的PROTEL的名稱嗎?簡單介紹一下有哪些新功能?protel手動(dòng)布線的推擠能力太弱!復(fù):ProtelDXP,在仿真和布線方面會(huì)有大的提高。問:如何把敷銅區(qū)中的分離的小塊敷銅除去復(fù):在敷銅時(shí)選擇"去除死銅"問:VDD和GND都用焊盤連到哪兒了,怎么看不到呀復(fù):打開網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號顯示。問:在PCB中有畫弧線?在畫完直線,接著直接可以畫弧線具體如DOS版弧線模式那樣!能實(shí)現(xiàn)嗎?能的話,如何設(shè)置?復(fù):可以,使用shift+空格可以切換布線形式問:protel99se9層次圖的總圖用edit\exportspread生成電子表格的時(shí)候,卻沒有生成各分圖紙里面的元件及對應(yīng)標(biāo)號、封裝等。如果想用電子表格的方式一次性修改全部圖紙的封裝,再更新原理圖,該怎么作?復(fù):點(diǎn)中相應(yīng)的選項(xiàng)即可。問:protel99se6的PCB通過specctrainterface導(dǎo)出到specctra10.1里面,發(fā)現(xiàn)那些沒有網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的焊盤都不見了,結(jié)果specctra就從那些實(shí)際有焊盤的地方走線,布得一塌糊涂,這種情況如何避免?復(fù):凡涉及到兩種軟件的導(dǎo)入/導(dǎo)出,多數(shù)需要人工做一些調(diào)整。問:在打開內(nèi)電層時(shí),放置元件和過孔等時(shí),好像和內(nèi)電層短接在一起了,是否正確復(fù):內(nèi)電層顯示出的效果與實(shí)際的縛銅效果相反,所以是正確的問:protel的執(zhí)行速度太慢,太耗內(nèi)存了,這是為什么?而如allegro那么大的系統(tǒng),執(zhí)行起來卻很流暢!復(fù):最新的Protel軟件已不是完成一個(gè)簡單的PCB設(shè)計(jì),而是系統(tǒng)設(shè)計(jì),包括文件管理、3D分析等。只要PIII,128M以上內(nèi)存,Protel亦可運(yùn)行如飛。問:如何自動(dòng)布線中加盲,埋孔?復(fù):設(shè)置自動(dòng)布線規(guī)則時(shí)允許添加盲孔和埋孔問:3D的功能對硬件有什么要求?謝謝,我的好象不行復(fù):請把金山詞霸關(guān)掉問:補(bǔ)淚滴可以一個(gè)一個(gè)加嗎?復(fù):當(dāng)然可以問:請問在PROTEL99SE中倒入PADS文件,為何焊盤屬性改了,復(fù):這類問題,一般都需要手工做調(diào)整,如修改屬性等。問:protell99se能否打開orcad格式的檔案,如不能以后是否會(huì)考慮添加這一功能?復(fù):現(xiàn)在可以打開。問:在99SEPCB板中加入漢字沒發(fā)加,但漢化后SE少了不少東西!復(fù):可能是安裝的文件與配置不正確。問:SE在菜單漢化后,在哪兒啟動(dòng)3D功能?復(fù):您說的是View3D接口嗎,請?jiān)谙到y(tǒng)菜單(左邊大箭頭下)啟動(dòng)。問:請問如何畫內(nèi)孔不是圓形的焊盤???復(fù):不行。問:在PCB中有幾種走線模式?我的計(jì)算機(jī)只有兩種,通過空格來切換復(fù):Shift+空格問:請問:對于某些可能有較大電流的線,如果我希望線上不涂綠油,以便我在其上上錫,以增大電流。我該怎么設(shè)計(jì)?謝謝!復(fù):可以簡單地在阻焊層放置您想要的上錫的形狀。問:如何連續(xù)畫弧線,用畫園的方法每個(gè)彎畫個(gè)園嗎?復(fù):不用,直接用圓弧畫。問:如何鎖定一條布線?復(fù):先選中這個(gè)網(wǎng)絡(luò),然后在屬性里改。問:隨著每次修改的次數(shù)越來越多,protel文件也越來越大,請問怎么可以讓他文件尺寸變小呢?復(fù):在系統(tǒng)菜單中有數(shù)據(jù)庫工具。(Fiel菜單左邊的大箭頭下)。wangjinfeng問:請問PROTEL中畫PCB板如何設(shè)置采用總線方式布線?高英凱答復(fù):Shift+空格。問:如何利用protel的PLD功能編寫GAL16V8程序?復(fù):利用protel的PLD功能編寫GAL16V8程序比較簡單,直接使用CuplDHL硬件描述語言就可以編程了。幫助里有實(shí)例。Stepbystep.問:我用99se6布一塊4層板子,布了一個(gè)小時(shí)又二十分鐘布到99.6%,但再過來11小時(shí)多以后卻只布到99.9%!不得已讓它停止了復(fù):對剩下的幾個(gè)Net,做一下手工預(yù)布,剩下的再自動(dòng),可達(dá)到100%的布通。問:在pcb多層電路板設(shè)計(jì)中,如何設(shè)置內(nèi)電層?前提是完全手工布局和布線。復(fù):有專門的菜單設(shè)置。問:protelPCB圖可否輸出其它文件格式,如HyperLynx的?它的幫助文件中說可以,但是在菜單中卻沒有這個(gè)選項(xiàng)復(fù):現(xiàn)在Protel自帶有PCB信號分析功能。問:請問pcb里不同的net,最后怎么讓他們連在一起?復(fù):最好不要這么做,應(yīng)該先改原理圖,按規(guī)矩來,別人接手容易些。問:自動(dòng)布線前如何把先布的線鎖定??一個(gè)一個(gè)選么?復(fù):99SE中的鎖定預(yù)布線功能很好,不用一個(gè)一個(gè)地選,只要在自動(dòng)布線設(shè)置中點(diǎn)一個(gè)勾就可以了。問:PSPICE的功能有沒有改變復(fù):在Protel即將推出的新版本中,仿真功能會(huì)有大的提升。問:如何使用Protel99se的PLD仿真功能?復(fù):首先要有仿真輸入文件(.si),其次在configure中要選擇AbsoluteABS選項(xiàng),編譯成功后,可仿真??捶抡孑敵鑫募枺簆rotel.ddb歷史記錄如和刪復(fù):先刪除至回收戰(zhàn),然后清空回收站。問:自動(dòng)布線為什么會(huì)修改事先已布的線而且把它們認(rèn)為沒有布過重新布了而設(shè)置我也正確了?復(fù):把先布的線鎖定。應(yīng)該就可以了。問:布線后有的線在視覺上明顯太差,PROTEL這樣布線有他的道理嗎(電氣上)復(fù):僅僅通過自動(dòng)布線,任何一個(gè)布線器的結(jié)果都不會(huì)太美觀。問:可以在焊盤屬性中修改焊盤的X和Y的尺寸復(fù):可以。問:protel99se后有沒推出新的版本?復(fù):即將推出。該版本耗時(shí)2年多,無論在功能、規(guī)模上都與Protel99SE,有極大的飛躍。問:99se的3d功能能更增進(jìn)些嗎?好像只能從正面看!其外形能自己做嗎?復(fù):3D圖形可以用Ctrl+上,下,左,右鍵翻轉(zhuǎn)一定的角度。不過用處不大,顯卡要好才行。問:有沒有設(shè)方孔的好辦法?除了在機(jī)械層上畫。復(fù):可以,在MultiLayer上設(shè)置。問:一個(gè)問題:填充時(shí),假設(shè)布線規(guī)則中間距為20mil,但我有些器件要求100mil間距,怎樣才能自動(dòng)填充?復(fù):可以在design-->rules-->clearanceconstraint里加問:在protel中能否用orcad原理圖復(fù):需要將orcad原理圖生成protel支持的網(wǎng)表文件,再由protel打開即可.問:請問多層電路板是否可以用自動(dòng)布線復(fù):可以的,跟雙面板一樣的,設(shè)置好就行了。一、印刷線路元件布局結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)討論一臺性能優(yōu)良的儀器,除選擇高質(zhì)量的元器件,合理的電路外,印刷線路板的元件布局和電氣連線方向的正確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是決定儀器能否可靠工作的一個(gè)關(guān)鍵問題,對同一種元件和參數(shù)的電路,由于元件布局設(shè)計(jì)和電氣連線方向的不同會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果,其結(jié)果可能存在很大的差異。因而,必須把如何正確設(shè)計(jì)印刷線路板元件布局的結(jié)構(gòu)和正確選擇布線方向及整體儀器的工藝結(jié)構(gòu)三方面聯(lián)合起來考慮,合理的工藝結(jié)構(gòu),既可消除因布線不當(dāng)而產(chǎn)生的噪聲干擾,同時(shí)便于生產(chǎn)中的安裝、調(diào)試與檢修等。下面我們針對上述問題進(jìn)行討論,由于優(yōu)良“結(jié)構(gòu)”沒有一個(gè)嚴(yán)格的“定義”和“模式”,因而下面討論,只起拋磚引玉的作用,僅供參考。每一種儀器的結(jié)構(gòu)必須根據(jù)具體要求(電氣性能、整機(jī)結(jié)構(gòu)安裝及面板布局等要求),采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,并對幾種可行設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較和反復(fù)修改。印刷板電源、地總線的布線結(jié)構(gòu)選擇----系統(tǒng)結(jié)構(gòu):模擬電路和數(shù)字電路在元件布局圖的設(shè)計(jì)和布線方法上有許多相同和不同之處。模擬電路中,由于放大器的存在,由布線產(chǎn)生的極小噪聲電壓,都會(huì)引起輸出信號的嚴(yán)重失真,在數(shù)字電路中,TTL噪聲容限為0.4V~0.6V,CMOS噪聲容限為Vcc的0.3~0.45倍,故數(shù)字電路具有較強(qiáng)的抗干擾的能力。良好的電源和地總線方式的合理選擇是儀器可靠工作的重要保證,相當(dāng)多的干擾源是通過電源和地總線產(chǎn)生的,其中地線引起的噪聲干擾最大。二、印刷電路板圖設(shè)計(jì)的基本原則要求1.印刷電路板的設(shè)計(jì),從確定板的尺寸大小開始,印刷電路板的尺寸因受機(jī)箱外殼大小限制,以能恰好安放入外殼內(nèi)為宜,其次,應(yīng)考慮印刷電路板與外接元器件(主要是電位器、插口或另外印刷電路板)的連接方式。印刷電路板與外接元件一般是通過塑料導(dǎo)線或金屬隔離線進(jìn)行連接。但有時(shí)也設(shè)計(jì)成插座形式。即:在設(shè)備內(nèi)安裝一個(gè)插入式印刷電路板要留出充當(dāng)插口的接觸位置。對于安裝在印刷電路板上的較大的元件,要加金屬附件固定,以提高耐振、耐沖擊性能。2.布線圖設(shè)計(jì)的基本方法首先需要對所選用元件器及各種插座的規(guī)格、尺寸、面積等有完全的了解;對各部件的位置安排作合理的、仔細(xì)的考慮,主要是從電磁場兼容性、抗干擾的角度,走線短,交叉少,電源,地的路徑及去耦等方面考慮。各部件位置定出后,就是各部件的連線,按照電路圖連接有關(guān)引腳,完成的方法有多種,印刷線路圖的設(shè)計(jì)有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與手工設(shè)計(jì)方法兩種。最原始的是手工排列布圖。這比較費(fèi)事,往往要反復(fù)幾次,才能最后完成,這在沒有其它繪圖設(shè)備時(shí)也可以,這種手工排列布圖方法對剛學(xué)習(xí)印刷板圖設(shè)計(jì)者來說也是很有幫助的。計(jì)算機(jī)輔助制圖,現(xiàn)在有多種繪圖軟件,功能各異,但總的說來,繪制、修改較方便,并且可以存盤貯存和打印。接著,確定印刷電路板所需的尺寸,并按原理圖,將各個(gè)元器件位置初步確定下來,然后經(jīng)過不斷調(diào)整使布局更加合理,印刷電路板中各元件之間的接線安排方式如下:(1)印刷電路中不允許有交叉電路,對于可能交叉的線條,可以用“鉆”、“繞”兩種辦法解決。即,讓某引線從別的電阻、電容、三極管腳下的空隙處“鉆”過去,或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過去,在特殊情況下如何電路很復(fù)雜,為簡化設(shè)計(jì)也允許用導(dǎo)線跨接,解決交叉電路問題。(2)電阻、二極管、管狀電容器等元件有“立式”,“臥式”兩種安裝方式。立式指的是元件體垂直于電路板安裝、焊接,其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省空間,臥式指的是元件體平行并緊貼于電路板安裝,焊接,其優(yōu)點(diǎn)是元件安裝的機(jī)械強(qiáng)度較好。這兩種不同的安裝元件,印刷電路板上的元件孔距是不一樣的。(3)同一級電路的接地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近,并且本級電路的電源濾波電容也應(yīng)接在該級接地點(diǎn)上。特別是本級晶體管基極、發(fā)射極的接地點(diǎn)不能離得太遠(yuǎn),否則因兩個(gè)接地點(diǎn)間的銅箔太長會(huì)引起干擾與自激,采用這樣“一點(diǎn)接地法”的電路,工作較穩(wěn)定,不易自激。(4)總地線必須嚴(yán)格按高頻-中頻-低頻一級級地按弱電到強(qiáng)電的順序排列原則,切不可隨便翻來復(fù)去亂接,級與級間寧肯可接線長點(diǎn),也要遵守這一規(guī)定。特別是變頻頭、再生頭、調(diào)頻頭的接地線安排要求更為嚴(yán)格,如有不當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生自激以致無法工作PCB布線的技巧及注意事項(xiàng)對于硬件電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)者,面臨的PCB設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜。管腳越來越密的高級封裝器件被使用,單位面積的網(wǎng)絡(luò)密度不斷提高,給布線帶來更大的壓力。同時(shí),更多的工程師已經(jīng)不滿足自動(dòng)布線器100%布通率的要求,希望能夠進(jìn)行電氣規(guī)則約束布線,滿足信號完整性要求。70%以上的工程師關(guān)心的與信號完整性有關(guān),包括了傳輸線分析、信號回流路徑、匹配、串?dāng)_、拓樸和EMI/EMC等問題。此外,還問到可制造性、軟件使用方面的問題。看來工程師門對高速還是非常關(guān)注的,相反,對于高密度布線好像并不是很關(guān)注。這個(gè)好像和當(dāng)前國內(nèi)設(shè)計(jì)狀況類似。很多高速設(shè)計(jì)還處在方案討論階段,或原型樣機(jī)階段。工程師預(yù)見或者已經(jīng)觀察到一些問題,如過沖、欠沖、振蕩、串?dāng)_等問題。但是對整個(gè)高速問題的起因,對高速分析仿真方法不太了解,往往把高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)和射頻設(shè)計(jì)當(dāng)做同樣問題對待。我感覺實(shí)際高速分析中,時(shí)序分析也是數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵卻往往被忽略。除了分析外,為了減小傳輸線效應(yīng),縮小PCB面積,高密度設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)也是一個(gè)問題。但在國內(nèi),由于擔(dān)心串?dāng)_,開發(fā)周期或者調(diào)測方面的問題,往往采用多個(gè)單板,將設(shè)計(jì)密度降低。作高速PCB設(shè)計(jì),前仿真分析很關(guān)鍵,這些包括器件選擇、模型編輯、信號分配、匹配策略和層疊設(shè)計(jì)等。前仿真分析不能僅僅在原理圖階段,使用拓樸結(jié)構(gòu)編輯,還必須使用PCBLAYOUT工具進(jìn)行布局探測和預(yù)布線分析,估計(jì)實(shí)現(xiàn)難度和布線方法。同時(shí)對于分配好的平面層先作電源分割,安排好布線層的優(yōu)先級,最大限度避免關(guān)鍵信號的跨分割。完成原理圖,一般工程師就迫不及待的開始PCB設(shè)計(jì)。我建議可以花一天或兩天的時(shí)間檢查一下原理圖。因?yàn)榈搅撕笃冢绻l(fā)現(xiàn)原理圖設(shè)計(jì)有誤,更改的代價(jià)就太大了。開始PCB設(shè)計(jì),不要忙著布線,先好好布局。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),PCB設(shè)計(jì)時(shí)間一般按照三三制分配,布局占1/3時(shí)間,布線占1/3,檢查1/3。布局相當(dāng)關(guān)鍵,有經(jīng)驗(yàn)的工程師在布局同時(shí),已經(jīng)有了關(guān)鍵布線的規(guī)劃。布局一般本著先大后小,先關(guān)鍵后次要,先放置有定位要求的器件,布局時(shí),除了考慮布線質(zhì)量,對測試,加工等問題也要考慮,權(quán)衡各方面因素。手工布線現(xiàn)在還是大部分工程師的選擇,因?yàn)楹芏嗳藢ψ詣?dòng)布線的結(jié)果不是很滿意。其實(shí)現(xiàn)在一些高級EDA工具,自動(dòng)布線已經(jīng)相當(dāng)智能化。自動(dòng)布線,并不意味著全部交給工具去做,還有很多需要人干預(yù)的地方。我個(gè)人經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為,網(wǎng)絡(luò)分類(class),布線優(yōu)先級設(shè)置,布線規(guī)則是影響布通率和布線效果的主要因素。有人也稱PCB設(shè)計(jì)是從抽象概念到實(shí)際產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化。PCB設(shè)計(jì)實(shí)際是一項(xiàng)混合技術(shù)。要求設(shè)計(jì)者對電路原理、電磁場、布線算法、生產(chǎn)加工、測試等各方面知識都要有所了解,所以一名優(yōu)秀的PCB工程師應(yīng)當(dāng)注意學(xué)習(xí)這些知識。1.單面焊盤:不要用填充塊來充當(dāng)表面貼裝元件的焊盤,應(yīng)該用單面焊盤,通常情況下單面焊盤不鉆孔,所以應(yīng)將孔徑設(shè)置為0。2.過孔與焊盤:過孔不要用焊盤代替,反之亦然。3.文字要求:字符標(biāo)注等應(yīng)盡量避免上焊盤,尤其是表面貼裝元件的焊盤和在Bottem層上的焊盤,更不應(yīng)印有字符和標(biāo)注。如果實(shí)在空間太小放不了字符而需放在焊盤上的,又無特殊聲明是否保留字符,我們在做板時(shí)將切除Bottem層上任何上焊盤的字符部分(不是整個(gè)字符切除)和切除TOP層上表貼元件焊盤上的字符部分,以保證焊接的可[告*非]性。大銅皮上印字符的,先噴錫后印字符,字符不作切削。板外字符一律做刪除處理。4.阻焊綠油要求:A.凡是按規(guī)范設(shè)計(jì),元件的焊接點(diǎn)用焊盤來表示,這些焊盤(包括過孔)均會(huì)自動(dòng)不上阻焊,但是若用填充塊當(dāng)表貼焊盤或用線段當(dāng)金手指插頭,而又不作特別處理,阻焊油將掩蓋這些焊盤和金手指,容易造成誤解性錯(cuò)誤。B.電路板上除焊盤外,如果需要某些區(qū)域不上阻焊油墨(即特殊阻焊),應(yīng)該在相應(yīng)的圖層上(頂層的畫在TopSolderMark層,底層的則畫在BottomSolderMask層上)用實(shí)心圖形來表達(dá)不要上阻焊油墨的區(qū)域。比如要在Top層一大銅面上露出一個(gè)矩形區(qū)域上鉛錫,可以直接在TopSolderMask層上畫出這個(gè)實(shí)心的矩形,而無須編輯一個(gè)單面焊盤來表達(dá)不上阻焊油墨。C.對于有BGA的板,BGA焊盤旁的過孔焊盤在元件面均須蓋綠油。5.鋪銅區(qū)要求:大面積鋪銅無論是做成網(wǎng)格或是鋪實(shí)銅,要求距離板邊大于0.5mm。對網(wǎng)格的無銅格點(diǎn)尺寸要求大于15mil×15mil,即網(wǎng)格參數(shù)設(shè)定窗口中PlaneSettings中的,(GridSize值)-(TrackWidth值)≥15mil,TrackWidth值≥10,如果網(wǎng)格無銅格點(diǎn)小于15mil×15mil在生產(chǎn)中容易造成線路板其它部位開路,此時(shí)應(yīng)鋪實(shí)銅,設(shè)定GridSize值)-(TrackWidth值)≤-1mil。6.外形的表達(dá)方式:外形加工圖應(yīng)該在Mech1層繪制,如板內(nèi)有異形孔、方槽、方孔等也畫在Mech1層上,最好在槽內(nèi)寫上CUT字樣及尺寸,在繪制方孔、方槽等的輪廓線時(shí)要考慮加工轉(zhuǎn)折點(diǎn)及端點(diǎn)的圓弧,因?yàn)橛脭?shù)控銑床加工,銑刀的直徑一般為φ2.4mm,最小不小于φ1.2mm。如果不用1/4圓弧來表示轉(zhuǎn)折點(diǎn)及端點(diǎn)圓角,應(yīng)該在Mech1層上用箭頭加以標(biāo)注,同時(shí)請標(biāo)注最終外形的公差范圍。7.焊盤上開長孔的表達(dá)方式:應(yīng)該將焊盤鉆孔孔徑設(shè)為長孔的寬度,并在Mech1層上畫出長孔的輪廓,注意兩頭是圓弧,考慮好安裝尺寸。8.金屬化孔與非金屬化孔的表達(dá):一般沒有作任何說明的通層(Multilayer)焊盤孔,都將做孔金屬化,如果不要做孔金屬化請用箭頭和文字標(biāo)注在Mech1層上。對于板內(nèi)的異形孔、方槽、方孔等如果邊緣有銅箔包圍,請注明是否孔金屬化。常規(guī)下孔和焊盤一樣大或無焊盤的且又無電氣性能的孔視為非金屬化孔。9.元件腳是正方形時(shí)如何設(shè)置孔尺寸:一般正方形插腳的邊長小于3mm時(shí),可以用圓孔裝配,孔徑應(yīng)設(shè)為稍大于(考慮動(dòng)配合)正方形的對角線值,千萬不要大意設(shè)為邊長值,否則無法裝配。對較大的方形腳應(yīng)在Mech1繪出方孔的輪廓線。10.當(dāng)多塊不同的板繪在一個(gè)文件中,并希望分割交貨請?jiān)贛ech1層為每塊板畫一個(gè)邊框,板間留100mil的間距。11.鉆孔孔徑的設(shè)置與焊盤最小值的關(guān)系:一般布線的前期放置元件時(shí)就應(yīng)考慮元件腳徑、焊盤直徑、過孔孔徑及過孔盤徑,以免布完線再修改帶來的不便。如果將元件的焊盤成品孔直徑設(shè)定為Xmil,則焊盤直徑應(yīng)設(shè)定為≥X+18mil。過孔設(shè)置類似焊盤:一般過孔孔徑≥0.3mm,過孔盤設(shè)為≥X+16mil。12.線寬線距焊盤與線間距焊盤與焊盤間距字符線寬字符高度建議值:≥8mil≥8mil≥8mil≥8mil≥8mil≥45mil極限值:5mil5mil5mil5mil6mil35mil13.成品孔直徑(X)與電地隔離盤直徑(Y)關(guān)系:Y≥X+42mil,隔離帶寬12mil。以上參數(shù)的下限值為工藝極限,為了更可[告*非]請盡量略大于此值。關(guān)于PCB的學(xué)習(xí)有很多很好的資料,講得也很全面,我在這兒只是以初學(xué)者的角度,淺談一些在瑣碎的細(xì)節(jié)問題,希望能對像我一樣的初學(xué)者有所幫助。下面是我平時(shí)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中寫的總結(jié),現(xiàn)將其中自認(rèn)為有用的羅列在這,沒有用很專業(yè)的詞語,可能有些地方說的不妥,還望糾正??!1.為使原理圖美觀,在將相隔較遠(yuǎn)的兩端連起來時(shí),可用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)志字“Net1”,如果只是起標(biāo)注作用,則用“Text”。2.在畫原理圖時(shí),如果把兩根的導(dǎo)線畫得太靠近,則會(huì)產(chǎn)生不必要的結(jié)點(diǎn),是因?yàn)檫@兩根線交錯(cuò)引起的,只要修改光標(biāo)移動(dòng)的最小距離即可,即修改“snap”。3.在原理圖中給元件取名字時(shí),A.B.C不能作為區(qū)分的標(biāo)準(zhǔn)。列如:給四個(gè)焊盤取名JP1A,JP1B,JP1C,JP1D,結(jié)果在PCB板中只有一個(gè)焊盤,把名字改為JP1A,JP2B,JP3C,JP4D,在PCB中就有四個(gè)焊盤。4.在PCB中手動(dòng)布線時(shí),如果兩個(gè)端點(diǎn)怎么也連不上,則很可能是原理圖中這兩個(gè)端點(diǎn)沒有連在一起。5.自己畫PCB封裝時(shí),一定要和原理圖相一致,特別是有極性的元件。如:二極管、電解電容。6.在Schlib,Pcblib中畫圖時(shí),一定要注意把圖放在靠近中心坐標(biāo)(0,0)的地方,特別是在Pcblib中,不能直觀的看見中心,可以通過改變線的坐標(biāo),使之接近(0,0)。7.畫PCB封裝時(shí),一定要與實(shí)際的元件相一致,特別是周邊的黃線,是3D圖的濕印層,即最終給元件留的空間。8.手動(dòng)布線更加靈活,通過Design-----Rules,彈出對話框,可以設(shè)置電源線、地線的粗細(xì)。9.PCB圖中如果元件變?yōu)榫嫔熬G色”,有可能是元件之間靠得太近了,也有可能是封裝不對,如:POWER的兩個(gè)焊盤10、11,如果內(nèi)孔直徑為110mil,則這兩個(gè)焊盤變?yōu)榫G色,只要把內(nèi)孔直徑改為100mil,則正常了。10.將幾個(gè)焊盤交錯(cuò)的放置,則可以得到橢圓形的焊孔。11.手動(dòng)布線時(shí),導(dǎo)線是不能交叉的,解決這個(gè)問題的方法就是,增添一個(gè)焊盤,然后分別在Toplayer和Buttomlayer兩層布線,通過焊盤將兩端連起來。12.在原理圖中,雙擊元件,不僅可以看到此元件的封裝,還可以修改原件的封裝,當(dāng)然前提是封裝已經(jīng)存在。13.在畫封裝圖時(shí),最好不要在封裝圖上寫標(biāo)注,否則,此標(biāo)注將和封裝連為一個(gè)整體,布線時(shí),線不能通過此標(biāo)注,給布線帶來了麻煩,其實(shí)在PcbDoc中可以對元件標(biāo)注。14.在Schlib中畫好圖后,一定要修改名字,不能為默認(rèn)的“*”,否則不能Update到PcbDoc中。15.可以通過把線加粗到一定程度,達(dá)到實(shí)心圖的效果。如:按鍵的實(shí)心圓、發(fā)光二極管的實(shí)心三角形。16.手動(dòng)布線的時(shí)候,現(xiàn)只能有三種走法:水平的、垂直的、45度斜線的。17.通過這次作業(yè),終于弄清楚了DXP的大致功能,發(fā)現(xiàn)畫圖很好玩,特別是自己畫一個(gè)元器件,然后在給它畫封裝,還是很有意思的。18.開始應(yīng)該先做好準(zhǔn)備工作。第一步,把要用到的元器件的圖形,不管是自己親手畫的,還是調(diào)用別人的,都統(tǒng)一放到自己建立的Sch.Lib中,這樣用起來就不用到處找了。第二步,給每一個(gè)元器件封裝,同樣不管是自己親手畫的,還是調(diào)用別人的,都統(tǒng)一放到自己建立的PCB.Lib中。在這個(gè)過程中有幾個(gè)細(xì)節(jié)問題不能忽視,比如,在Sch.Lib中引腳的序號Designator非常重要,它與PCB.Lib封裝中的焊盤序號是一一對應(yīng)的,在Sch.Lib中引腳的名稱DisplayName只是描繪這個(gè)引腳的功能而已,可有可無。在Sch.Lib對話框LibraryComponentProperties中,Designator的內(nèi)容顯示在Sch.Doc中的標(biāo)號,是可以單獨(dú)移動(dòng)的,LibraryRef的內(nèi)容顯示在Sch.Lib中的標(biāo)號。當(dāng)然,在Sch.Lib中圖形必須要放在中心。在PCB.Lib中畫封裝時(shí)也必須要把封裝畫在中心,重點(diǎn)是尺寸問題,必須與實(shí)際的尺寸一致,通常,焊盤間距100mil,芯片兩側(cè)對稱的焊盤間距為300mil。絲印層(黃線)圖形代表的是元器件焊在板子上時(shí)所占用的空間大小。19.原理圖的繪制,最好是每個(gè)功能模塊單獨(dú)畫,從庫里調(diào)出元器件后,應(yīng)該給它取個(gè)名字,在Designator中給它命名,如果是芯片就寫上芯片的名字,不要用U1、U2等來標(biāo)注,那樣很容易弄混,出現(xiàn)重名的情況,重名的后果是只有一個(gè)導(dǎo)入到PCB中,用芯片的名字命名的另一個(gè)好處是,如果有錯(cuò)誤可以直接找到芯片。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號必須寫在wire線上,如果偷懶放在引腳上,則無效。20.由原理圖導(dǎo)入到PCB有時(shí)候很難一次成功,遇到的問題可能是由于原理圖與封裝沒有很好的對應(yīng)。比如:有時(shí)候引腳序號需要隱藏,就可能忽視了引腳序號,結(jié)果是引腳序號并不是所要求的,當(dāng)然與焊盤上的序號無法對應(yīng)起來;原理圖中不同封裝的元器件重名也會(huì)報(bào)錯(cuò)。只要保證每一個(gè)元器件的封裝都是對的(元器件多了,就需要細(xì)心仔細(xì)了),最后都能導(dǎo)入到PCB。21.重頭戲就在PCB中了。首先說一下在PCB中修改的問題,如果發(fā)現(xiàn)線連錯(cuò)了,就是原理圖的問題,只要在原理圖中修改好了,在PCB中Importchangesfrom即可。如果發(fā)現(xiàn)要更換封裝,可以在PCB.Lib中修改封裝后UpdatewithPCB即可,也可以在原理圖中重新給元器件封裝,然后在PCB中Importchangesfrom即可(這種方法可能更好)。再說一下在PCB中元器件的擺放問題,首先擺放有特定位置要求的元器件,需要手動(dòng)操作的元器件都應(yīng)該放在板子的邊緣,比如:電源、串口、按鍵、排針等,能顯示的元器件如數(shù)碼管也要放在板子的最上面,便于觀察;再擺放主要的芯片,然后把每個(gè)芯片電路的電容電阻都放在這個(gè)芯片的周圍(要對照原理圖來找電容電阻),對各個(gè)芯片電路進(jìn)行合理擺放,要求盡量是直線式的走線,沒有交錯(cuò)的走線;最后就是布線的問題,先自動(dòng)布線看一下效果,如果元器件擺放的合理,自動(dòng)布線的效果非常好,然后進(jìn)行DRC檢測,有時(shí)候是走線有問題,(走線變綠)撤銷變綠的布線,手動(dòng)給它布線,遵從頂層走橫線,底層走縱線的原則。有時(shí)候是焊盤大小的問題,將焊孔改小一點(diǎn)就好了。22.最后就是完善一些細(xì)小的地方。比如,把每個(gè)電容電阻的值標(biāo)上去,三極管的型號(是PNP還是NPN),晶振的大小,制版人,制版日期等。23.要學(xué)會(huì)利用資源,不能什么都從零開始。比如:數(shù)碼管的圖形以及封裝,要想畫的既好看又標(biāo)準(zhǔn),是要花一定的時(shí)間的,而網(wǎng)上都有現(xiàn)成的,只要弄懂別人是怎么畫出來的,記住其中的技巧,將來自己要用到這樣的技巧時(shí)能派上用場就行了。同理,絕大部分常用的元器件,它們的圖形以及封裝都能找到現(xiàn)成的,直接拿過來用就行了。24.動(dòng)手做之前以為很簡單的,無非就是元器件多了,原理圖復(fù)雜了,元器件擺放要講究一些,雖然很多細(xì)節(jié)問題都知道了,但是還是犯了錯(cuò),軟件還是要多用,養(yǎng)成良好的習(xí)慣后,就不會(huì)再犯這樣或那樣的細(xì)節(jié)錯(cuò)誤了。最欣慰的是在元器件的擺放問題上有了深刻的見解,這一次因?yàn)樵骷[放得合理,在布線這一環(huán)節(jié)走得很順利,基本上是自動(dòng)布線,只是稍微修改了一根線和一個(gè)焊盤的大小。好像越是復(fù)雜的電路,就越是能發(fā)揮出自動(dòng)布線的優(yōu)勢,在自動(dòng)布線的基礎(chǔ)上進(jìn)行手動(dòng)布線,效果非常好!作為一個(gè)電子工程師設(shè)計(jì)電路是一項(xiàng)必備的硬功夫,但是原理設(shè)計(jì)再完美,如果電路板設(shè)計(jì)不合理性能將大打折扣,嚴(yán)重時(shí)甚至不能正常工作。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn),我總結(jié)出以下一些PCB設(shè)計(jì)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(jì)有個(gè)大致的程序,按順序來會(huì)省時(shí)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(jì)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(cuò)。在畫原理圖時(shí),層次設(shè)計(jì)時(shí)要注意各個(gè)文件最后要連接為一個(gè)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(huì)出現(xiàn)看似相連實(shí)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(jì)的項(xiàng)目來的,只要電性連接正確沒什么好說的。下面我們重點(diǎn)討論一下具體的制板程序中的問題。l、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(gè)基本平臺,也對自動(dòng)布局起著約束作用,否則,從原理圖過來的元件會(huì)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。還有就是拐角地方最好用圓弧,一方面可以避免尖角劃傷工人,同時(shí)又可以減輕應(yīng)力作用。以前我的一個(gè)產(chǎn)品老是在運(yùn)輸過程中有個(gè)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(huì)出問題,一定要細(xì)心地按提示的錯(cuò)誤逐個(gè)解決,不然后面要費(fèi)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(huì)被誤移動(dòng)。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。最后放置小器件。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(gè)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(huì)有自己的體會(huì),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(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(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)線之間最好加接地線。◆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(huì)很好,否則對焊接和RE-WORK都會(huì)有問題◆大面積敷銅要用網(wǎng)格狀的,以防止波焊時(shí)板子產(chǎn)生氣泡和因?yàn)闊釕?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(huì)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(huì)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(huì)因?yàn)楹蠹壍姆糯髮σ糍|(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(huì)產(chǎn)生一定的溫漂,影響放大器的工作。這時(shí)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(gè):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(huì)明顯高出平均值??尚械淖龇ㄊ强刂菩盘柕姆龋д裢鈿そ拥兀瑢Ω蓴_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?yàn)閼?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(shí)鐘信號上,如PCIClk、AGP-Clk,它的作用有兩點(diǎn):1、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(shí)滯造成的隱患,這時(shí),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(gè)別元件、走線做些調(diào)整以及敷銅(這項(xiàng)工作不宜太早,否則會(huì)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,最好接地,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(gè)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(shí)候會(huì)因?yàn)檎`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(shí)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(shí)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。1.原理圖常見錯(cuò)誤:(1)ERC報(bào)告管腳沒有接入信號:a.創(chuàng)建封裝時(shí)給管腳定義了I/O屬性;b.創(chuàng)建元件或放置元件時(shí)修改了不一致的grid屬性,管腳與線沒有連上;c.創(chuàng)建元件時(shí)pin方向反向,必須非pinname端連線。(2)元件跑到圖紙界外:沒有在元件庫圖表紙中心創(chuàng)建元件。(3)創(chuàng)建的工程文件網(wǎng)絡(luò)表只能部分調(diào)入pcb:生成netlist時(shí)沒有選擇為global。(4)當(dāng)使用自己創(chuàng)建的多部分組成的元件時(shí),千萬不要使用annotate.2.PCB中常見錯(cuò)誤:(1)網(wǎng)絡(luò)載入時(shí)報(bào)告NODE沒有找到:a.原理圖中的元件使用了pcb庫中沒有的封裝;b.原理圖中的元件使用了pcb庫中名稱不一致的封裝;c.原理圖中的元件使用了pcb庫中pinnumber不一致的封裝。如三極管:sch中pinnumber為e,b,c,而pcb中為1,2,3。(2)打印時(shí)總是不能打印到一頁紙上:a.創(chuàng)建pcb庫時(shí)沒有在原點(diǎn);b.多次移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)了元件,pcb板界外有隱藏的字符。選擇顯示所有隱藏的字符,縮小pcb,然后移動(dòng)字符到邊界內(nèi)。(3)DRC報(bào)告網(wǎng)絡(luò)被分成幾個(gè)部分:表示這個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒有連通,看報(bào)告文件,使用選擇CONNECTEDCOPPER查找。另外提醒朋友盡量使用WIN2000,減少藍(lán)屏的機(jī)會(huì);多幾次導(dǎo)出文件,做成新的DDB文件,減少文件尺寸和PROTEL僵死的機(jī)會(huì)。如果作較復(fù)雜得設(shè)計(jì),盡量不要使用自動(dòng)布線。在PCB設(shè)計(jì)中,布線是完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟,可以說前面的準(zhǔn)備工作都是為它而做的,在整個(gè)PCB中,以布線的設(shè)計(jì)過程限定最高,技巧最細(xì)、工作量最大。PCB布線有單面布線、雙面布線及多層布線。布線的方式也有兩種:自動(dòng)布線及交互式布線,在自動(dòng)布線之前,可以用交互式預(yù)先對要求比較嚴(yán)格的線進(jìn)行布線,輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行,以免產(chǎn)生反射干擾。必要時(shí)應(yīng)加地線隔離,兩相鄰層的布線要互相垂直,平行容易產(chǎn)生寄生耦合。自動(dòng)布線的布通率,依賴于良好的布局,布線規(guī)則可以預(yù)先設(shè)定,包括走線的彎曲次數(shù)、導(dǎo)通孔的數(shù)目、步進(jìn)的數(shù)目等。一般先進(jìn)行探索式布經(jīng)線,快速地把短線連通,然后進(jìn)行迷宮式布線,先把要布的連線進(jìn)行全局的布線路徑優(yōu)化,它可以根據(jù)需要斷開已布的線。并試著重新再布線,以改進(jìn)總體效果。對目前高密度的PCB設(shè)計(jì)已感覺到貫通孔不太適應(yīng)了,它浪費(fèi)了許多寶貴的布線通道,為解決這一矛盾,出現(xiàn)了盲孔和埋孔技術(shù),它不僅完成了導(dǎo)通孔的作用,還省出許多布線通道使布線過程完成得更加方便,更加流暢,更為完善,PCB板的設(shè)計(jì)過程是一個(gè)復(fù)雜而又簡單的過程,要想很好地掌握它,還需廣大電子工程設(shè)計(jì)人員去自已體會(huì),才能得到其中的真諦。1電源、地線的處理既使在整個(gè)PCB板中的布線完成得都很好,但由于電源、地線的考慮不周到而引起的干擾,會(huì)使產(chǎn)品的性能下降,有時(shí)甚至影響到產(chǎn)品的成功率。所以對電、地線的布線要認(rèn)真對待,把電、地線所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度,以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。對每個(gè)從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程人員來說都明白地線與電源線之間噪音所產(chǎn)生的原因,現(xiàn)只對降低式抑制噪音作以表述:眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬,它們的關(guān)系是:地線>電源線>信號線,通常信號線寬為:0.2~0.3mm,最經(jīng)細(xì)寬度可達(dá)0.05~0.07mm,電源線為1.2~2.5mm對數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個(gè)回路,即構(gòu)成一個(gè)地網(wǎng)來使用(模擬電路的地不能這樣使用)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?;蚴亲龀啥鄬影?,電源,地線各占用一層。2、數(shù)字電路與模擬電路的共地處理現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路(數(shù)字或模擬電路),而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的。因此在布線時(shí)就需要考慮它們之間互相干擾問題,特別是地線上的噪音干擾。數(shù)字電路的頻率高,模擬電路的敏感度強(qiáng),對信號線來說,高頻的信號線盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件,對地線來說,整人PCB對外界只有一個(gè)結(jié)點(diǎn),所以必須在PCB內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù)、模共地的問題,而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實(shí)際上是分開的它們之間互不相連,只是在PCB與外界連接的接口處(如插頭等)。數(shù)字地與模擬地有一點(diǎn)短接,請注意,只有一個(gè)連接點(diǎn)。也有在PCB上不共地的,這由系統(tǒng)設(shè)計(jì)來決定。3、信號線布在電(地)層上在多層印制板布線時(shí),由于在信號線層沒有布完的線剩下已經(jīng)不多,再多加層數(shù)就會(huì)造成浪費(fèi)也會(huì)給生產(chǎn)增加一定的工作量,成本也相應(yīng)增加了,為解決這個(gè)矛盾,可以考慮在電(地)層上進(jìn)行布線。首先應(yīng)考慮用電源層,其次才是地層。因?yàn)樽詈檬潜A舻貙拥耐暾浴?、大面積導(dǎo)體中連接腿的處理在大面積
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