印(yìn)制電路(lu)闆(PCB線路(lù)闆)是電(diàn)子産品(pin)中電路(lu)元件和(hé)器件的(de)支撐件(jiàn)。它提供(gòng)電路元(yuán)件和器(qi)件之間(jian)的電氣(qi)連接。随(sui)着電于(yú)技術的(de)飛速發(fa)展,PGB的密(mi)度越來(lái)越高。PCB線(xian)路闆設(shè)計的好(hǎo)壞對抗(kàng)幹擾能(neng)力影響(xiang)大。因此(ci),在進行(háng)PCB線路闆(pǎn)設計時(shi)。必須遵(zun)守PCB設計(jì)的一般(bān)原則,并(bing)應符合(he)抗幹擾(rao)設計的(de)要求。
PCB設(shè)計的一(yi)般原則(zé)要使電(dian)子電路(lù)獲得好(hao)性能,元(yuan)器件的(de)布且及(jí)導線的(de)布設是(shi)重要的(de)。爲了設(she)計質量(liàng)好、造價(jià)低的PCBP線(xiàn)路闆。應(yīng)遵循以(yǐ)下一般(ban)原則:
1、布(bù)局
首先(xian)要考慮(lǜ)PCB線路闆(pan)尺寸大(dà)小。PCB線路(lu)闆尺寸(cun)過大時(shí),印制線(xiàn)條長,阻(zǔ)抗增加(jiā),抗噪聲(sheng)能力下(xia)降,成本(ben)也增加(jiā);過小,則(zé)散熱不(bú)好,且鄰(lin)近線條(tiáo)易受幹(gàn)擾。在确(que)定PCB尺寸(cun)後。再确(què)定特殊(shū)元件的(de)位置。後(hòu),根據電(dian)路的功(gong)能單元(yuán),對電路(lu)的全部(bù)元器件(jian)進行布(bù)局。在确(que)定特殊(shū)元件的(de)位置時(shí)要遵守(shou)以下原(yuán)則:
(1)盡可(kě)能縮短(duan)高頻元(yuán)器件之(zhī)間的連(lián)線,設法(fa)減少它(ta)們的分(fen)布參數(shù)和相互(hu)間的電(dian)磁幹擾(rao)。易受幹(gàn)擾的元(yuan)器件不(bu)能相互(hu)挨得太(tài)近,輸入(rù)和輸出(chū)元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。
(2)某些(xiē)元器件(jian)或導線(xiàn)之間可(ke)能有較(jiao)高的電(diàn)位差,應(ying)加大它(ta)們之間(jiān)的距離(lí),以免放(fang)電引出(chu)意外短(duan)路。帶高(gāo)電壓的(de)元器件(jiàn)應盡量(liàng)布置在(zài)調試時(shí)手不易(yi)觸及的(de)地方。
(3)重(zhong)量超過(guo)15g的元器(qì)件、應當(dang)用支架(jià)加以固(gù)定,然後(hòu)焊接。那(nà)些又大(dà)又重、發(fa)熱量多(duō)的元器(qi)件,不宜(yí)裝在印(yìn)制闆上(shang),而應裝(zhuāng)在整機(ji)的機箱(xiang)底闆上(shang),且應考(kao)慮散熱(rè)問題。熱(re)敏元件(jian)應遠離(lí)發熱元(yuan)件。
(4)對于(yu)電位器(qi)、可調電(dian)感線圈(quān)、可變電(diàn)容器、微(wei)動開關(guān)等可調(diao)元件的(de)布局應(ying)考慮整(zhěng)機的結(jie)構要求(qiú)。若是機(ji)内調節(jiē),應放在(zài)印制闆(pǎn)上方便(bian)于調節(jiē)的地方(fang);若是機(ji)外調節(jie),其位置(zhì)要與調(diao)節旋鈕(niǔ)在機箱(xiang)面闆上(shàng)的位置(zhi)相适應(ying)。
(5)應留出(chu)印制扳(ban)定位孔(kǒng)及固定(dìng)支架所(suo)占用的(de)位置。根(gēn)據電路(lù)的功能(neng)單元。對(duì)電路的(de)全部元(yuan)器件進(jin)行布局(jú)時,要符(fú)合以下(xia)原則:
①按(àn)照電路(lu)的流程(cheng)安排各(ge)個功能(néng)電路單(dan)元的位(wèi)置,使布(bu)局便于(yu)信号流(liú)通,并使(shi)信号盡(jin)可能保(bao)持一緻(zhi)的方向(xiàng)。
②以每個(gè)功能電(diàn)路的核(hé)心元件(jiàn)爲中心(xin),圍繞它(tā)來進行(hang)布局。元(yuán)器件應(yīng)均勻、整(zheng)齊、緊湊(cou)地排列(liè)在PCB上。盡(jin)量減少(shǎo)和縮短(duǎn)各元器(qi)件之間(jian)的引線(xian)和連接(jiē)。
③在高頻(pin)下工作(zuo)的電路(lu),要考慮(lü)元器件(jiàn)之間的(de)分布參(can)數。一般(bān)電路應(yīng)盡可能(neng)使元器(qi)件平行(hang)排列。這(zhè)樣,不但(dàn)美觀。而(ér)且裝焊(hàn)容易。易(yì)于批量(liàng)生産。
④位(wèi)于電路(lù)闆邊緣(yuán)的元器(qì)件,離電(dian)路闆邊(biān)緣一般(bān)不小于(yú)2mm。電路闆(pǎn)的好形(xing)狀爲矩(ju)形。長寬(kuan)比爲3:2成(cheng)4:3。電路闆(pan)面尺寸(cun)大于200x150mm時(shi)。應考慮(lǜ)電路闆(pǎn)所受的(de)機械強(qiáng)度。
2、布線(xiàn)的原則(zé)如下;
(1)輸(shu)入輸出(chu)端用的(de)導線應(ying)盡量避(bi)免相鄰(lín)平行。好(hao)加線間(jian)地線,以(yǐ)免發生(shēng)反饋藕(ou)合。
(2)印制(zhi)攝導線(xian)的小寬(kuān)度主要(yào)由導線(xiàn)與絕緣(yuan)基扳間(jiān)的粘附(fù)強度和(hé)流過它(tā)們的電(diàn)流值決(jue)定。當銅(tong)箔厚度(du)爲0.05mm、寬度(dù)爲1~15mm 時。通(tōng)過2A的電(diàn)流,溫度(dù)不會高(gao)于3℃,因此(cǐ)。導線寬(kuān)度爲1.5mm可(ke)滿足要(yào)求。對于(yú)集成電(diàn)路,尤其(qi)是數字(zi)電路,通(tōng)常選0.02~0.3mm導(dao)線寬度(dù)。當然,隻(zhī)要允許(xǔ),還是盡(jìn)可能用(yòng)寬線。尤(you)其是電(diàn)源線和(hé)地線。導(dao)線的小(xiǎo)間距主(zhǔ)要由壞(huai)情況下(xià)的線間(jiān)絕緣電(dian)阻和擊(jī)穿電壓(yā)決定。對(dui)于集成(chéng)電路,尤(you)其是數(shù)字電路(lu),隻要工(gong)藝允許(xǔ),可使間(jian)距小至(zhi)5~8mm。
(3)印制導(dao)線拐彎(wān)處一般(bān)取圓弧(hu)形,而直(zhí)角或夾(jiá)角在高(gao)頻電路(lu)中會影(ying)響電氣(qi)性能。此(cǐ)外,盡量(liàng)避免使(shi)用大面(miàn)積銅箔(bo),否則,長(zhǎng)時間受(shou)熱時,易(yì)發生銅(tong)箔膨脹(zhàng)和脫落(luo)現象。必(bì)須用大(dà)面積銅(tong)箔時,好(hao)用栅格(ge)狀。這樣(yàng)有利于(yú)排除銅(tóng)箔與基(jī)闆間粘(zhan)合劑受(shòu)熱産生(sheng)的揮發(fa)性氣體(ti)。
3、焊盤
焊(hàn)盤中心(xin)孔要比(bi)器件引(yin)線直徑(jing)稍大一(yī)些。焊盤(pán)太大易(yì)形成虛(xū)焊。焊盤(pán)外徑D一(yī)般不小(xiǎo)于(d+1.2)mm,其中(zhōng)d爲引線(xiàn)孔徑。對(dui)高密度(du)的數字(zi)電路,焊(han)盤小直(zhi)徑可取(qǔ)(d+1.0)mm。PCB線路闆(pan)及電路(lù)抗幹擾(rao)措施印(yìn)制電路(lù)闆的抗(kàng)幹擾設(she)計與具(ju)體電路(lù)有着密(mi)切的關(guān)系,這裏(lǐ)僅就PCB抗(kang)幹擾設(she)計的幾(jǐ)項常用(yòng)措施做(zuò)一些說(shuō)明。
①電源(yuan)線設計(ji)根據印(yìn)制線路(lù)闆電流(liú)的大小(xiao),盡量加(jiā)租電源(yuán)線寬度(dù),減少環(huán)路電阻(zu)。同時、使(shi)電源線(xian)、 地線的(de)走向和(he)數據傳(chuán)遞的方(fang)向一緻(zhì),這樣有(yǒu)助于增(zēng)強抗噪(zào)聲能力(lì)。
②地段設(shè)計地線(xiàn)設計的(de)原則是(shì):
a.數字地(di)與模拟(ni)地分開(kāi)。若線路(lù)闆上既(jì)有邏輯(ji)電路又(you)有線性(xing)電路,應(ying)使它們(men)盡量分(fèn)開。低頻(pin)電路的(de)地應盡(jin)量采用(yòng)單點并(bing)聯接地(di),實際布(bù)線有困(kun)難時可(kě)部分串(chuan)聯後再(zài)并聯接(jie)地。高頻(pín)電路宜(yi)采用多(duo)點串聯(lián)接地,地(di)線應短(duan)而租,高(gāo)頻元件(jiàn)周圍盡(jin)量用栅(shān)格狀大(dà)面積地(di)箔。
b.接地(di)線應盡(jin)量加粗(cu)。若接地(dì)線用紉(rèn)的線條(tiáo),則接地(di)電位随(suí)電流的(de)變化而(ér)變化,使(shǐ)抗噪性(xìng)能降低(di)。因此應(ying)将接地(di)線加粗(cū),使它能(néng)通過三(sān)倍于印(yin)制闆上(shàng)的允許(xǔ)電流。如(ru)有可能(néng),接地線(xian)應在2~3mm以(yi)上。
c.接地(di)線構成(chéng)閉環路(lù)。隻由數(shù)字電路(lù)組成的(de)印制闆(pan),其接地(dì)電路布(bù)成團環(huan)路大多(duo)能提高(gāo)抗噪聲(sheng)能力。
③退(tui)藕電容(rong)配置PCB線(xian)路闆設(she)計的常(chang)規做法(fǎ)之一是(shi)在印制(zhì)闆的各(ge)個關鍵(jiàn)部位配(pèi)置适當(dang)的退藕(ǒu)電容。退(tuì)藕電容(rong)的一般(ban)配置原(yuan)則是:
a.電(dian)源輸入(ru)端跨接(jiē)10 ~ 100uf的電解(jie)電容器(qi)。如有可(ke)能,接100uF以(yǐ)上的好(hǎo)。
b.原則上(shàng)每個集(jí)成電路(lù)芯片都(dōu)應布置(zhi)一個0.01pF的(de)瓷片電(dian)容,如遇(yù)印制闆(pǎn)空隙不(bú)夠,可每(měi)4~8個芯片(pian)布置一(yi)個1 ~ 10pF的但(dan)電容。
c.對(duì)于抗噪(zào)能力弱(ruo)、關斷時(shi)電源變(biàn)化大的(de)器件,如(ru)RAM、ROM存儲器(qi)件,應在(zài)芯片的(de)電源線(xian)和地線(xian)之間直(zhi)接接入(rù)退藕電(diàn)容。
d.電容(rong)引線不(bu)能太長(zhǎng),尤其是(shì)高頻旁(páng)路電容(róng)不能有(you)引線。此(ci)外,還應(yīng)注意以(yi)下兩點(dian):
在印制(zhì)闆中有(yǒu)接觸器(qi)、繼電器(qì)、按鈕等(deng)元件時(shi)。*作它們(men)時均會(huì)産生較(jiào)大火花(huā)放電,必(bì)須采用(yong)附圖所(suǒ)示的 RC電(dian)路來吸(xi)收放電(diàn)電流。一(yi)般R取1 ~ 2K,C取(qu)2.2 ~ 47UF。
CMOS的輸入(ru)阻抗高(gāo),且易受(shou)感應,因(yin)此在使(shi)用時對(dui)不用端(duān)要接地(di)或接正(zhèng)電源。
PCB設(shè)計的一(yi)般原則(zé)要使電(dian)子電路(lù)獲得好(hao)性能,元(yuan)器件的(de)布且及(jí)導線的(de)布設是(shi)重要的(de)。爲了設(she)計質量(liàng)好、造價(jià)低的PCBP線(xiàn)路闆。應(yīng)遵循以(yǐ)下一般(ban)原則:
1、布(bù)局
首先(xian)要考慮(lǜ)PCB線路闆(pan)尺寸大(dà)小。PCB線路(lu)闆尺寸(cun)過大時(shí),印制線(xiàn)條長,阻(zǔ)抗增加(jiā),抗噪聲(sheng)能力下(xia)降,成本(ben)也增加(jiā);過小,則(zé)散熱不(bú)好,且鄰(lin)近線條(tiáo)易受幹(gàn)擾。在确(que)定PCB尺寸(cun)後。再确(què)定特殊(shū)元件的(de)位置。後(hòu),根據電(dian)路的功(gong)能單元(yuán),對電路(lu)的全部(bù)元器件(jian)進行布(bù)局。在确(que)定特殊(shū)元件的(de)位置時(shí)要遵守(shou)以下原(yuán)則:
(1)盡可(kě)能縮短(duan)高頻元(yuán)器件之(zhī)間的連(lián)線,設法(fa)減少它(ta)們的分(fen)布參數(shù)和相互(hu)間的電(dian)磁幹擾(rao)。易受幹(gàn)擾的元(yuan)器件不(bu)能相互(hu)挨得太(tài)近,輸入(rù)和輸出(chū)元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。
(2)某些(xiē)元器件(jian)或導線(xiàn)之間可(ke)能有較(jiao)高的電(diàn)位差,應(ying)加大它(ta)們之間(jiān)的距離(lí),以免放(fang)電引出(chu)意外短(duan)路。帶高(gāo)電壓的(de)元器件(jiàn)應盡量(liàng)布置在(zài)調試時(shí)手不易(yi)觸及的(de)地方。
(3)重(zhong)量超過(guo)15g的元器(qì)件、應當(dang)用支架(jià)加以固(gù)定,然後(hòu)焊接。那(nà)些又大(dà)又重、發(fa)熱量多(duō)的元器(qi)件,不宜(yí)裝在印(yìn)制闆上(shang),而應裝(zhuāng)在整機(ji)的機箱(xiang)底闆上(shang),且應考(kao)慮散熱(rè)問題。熱(re)敏元件(jian)應遠離(lí)發熱元(yuan)件。
(4)對于(yu)電位器(qi)、可調電(dian)感線圈(quān)、可變電(diàn)容器、微(wei)動開關(guān)等可調(diao)元件的(de)布局應(ying)考慮整(zhěng)機的結(jie)構要求(qiú)。若是機(ji)内調節(jiē),應放在(zài)印制闆(pǎn)上方便(bian)于調節(jiē)的地方(fang);若是機(ji)外調節(jie),其位置(zhì)要與調(diao)節旋鈕(niǔ)在機箱(xiang)面闆上(shàng)的位置(zhi)相适應(ying)。
(5)應留出(chu)印制扳(ban)定位孔(kǒng)及固定(dìng)支架所(suo)占用的(de)位置。根(gēn)據電路(lù)的功能(neng)單元。對(duì)電路的(de)全部元(yuan)器件進(jin)行布局(jú)時,要符(fú)合以下(xia)原則:
①按(àn)照電路(lu)的流程(cheng)安排各(ge)個功能(néng)電路單(dan)元的位(wèi)置,使布(bu)局便于(yu)信号流(liú)通,并使(shi)信号盡(jin)可能保(bao)持一緻(zhi)的方向(xiàng)。
②以每個(gè)功能電(diàn)路的核(hé)心元件(jiàn)爲中心(xin),圍繞它(tā)來進行(hang)布局。元(yuán)器件應(yīng)均勻、整(zheng)齊、緊湊(cou)地排列(liè)在PCB上。盡(jin)量減少(shǎo)和縮短(duǎn)各元器(qi)件之間(jian)的引線(xian)和連接(jiē)。
③在高頻(pin)下工作(zuo)的電路(lu),要考慮(lü)元器件(jiàn)之間的(de)分布參(can)數。一般(bān)電路應(yīng)盡可能(neng)使元器(qi)件平行(hang)排列。這(zhè)樣,不但(dàn)美觀。而(ér)且裝焊(hàn)容易。易(yì)于批量(liàng)生産。
④位(wèi)于電路(lù)闆邊緣(yuán)的元器(qì)件,離電(dian)路闆邊(biān)緣一般(bān)不小于(yú)2mm。電路闆(pǎn)的好形(xing)狀爲矩(ju)形。長寬(kuan)比爲3:2成(cheng)4:3。電路闆(pan)面尺寸(cun)大于200x150mm時(shi)。應考慮(lǜ)電路闆(pǎn)所受的(de)機械強(qiáng)度。
2、布線(xiàn)的原則(zé)如下;
(1)輸(shu)入輸出(chu)端用的(de)導線應(ying)盡量避(bi)免相鄰(lín)平行。好(hao)加線間(jian)地線,以(yǐ)免發生(shēng)反饋藕(ou)合。
(2)印制(zhi)攝導線(xian)的小寬(kuān)度主要(yào)由導線(xiàn)與絕緣(yuan)基扳間(jiān)的粘附(fù)強度和(hé)流過它(tā)們的電(diàn)流值決(jue)定。當銅(tong)箔厚度(du)爲0.05mm、寬度(dù)爲1~15mm 時。通(tōng)過2A的電(diàn)流,溫度(dù)不會高(gao)于3℃,因此(cǐ)。導線寬(kuān)度爲1.5mm可(ke)滿足要(yào)求。對于(yú)集成電(diàn)路,尤其(qi)是數字(zi)電路,通(tōng)常選0.02~0.3mm導(dao)線寬度(dù)。當然,隻(zhī)要允許(xǔ),還是盡(jìn)可能用(yòng)寬線。尤(you)其是電(diàn)源線和(hé)地線。導(dao)線的小(xiǎo)間距主(zhǔ)要由壞(huai)情況下(xià)的線間(jiān)絕緣電(dian)阻和擊(jī)穿電壓(yā)決定。對(dui)于集成(chéng)電路,尤(you)其是數(shù)字電路(lu),隻要工(gong)藝允許(xǔ),可使間(jian)距小至(zhi)5~8mm。
(3)印制導(dao)線拐彎(wān)處一般(bān)取圓弧(hu)形,而直(zhí)角或夾(jiá)角在高(gao)頻電路(lu)中會影(ying)響電氣(qi)性能。此(cǐ)外,盡量(liàng)避免使(shi)用大面(miàn)積銅箔(bo),否則,長(zhǎng)時間受(shou)熱時,易(yì)發生銅(tong)箔膨脹(zhàng)和脫落(luo)現象。必(bì)須用大(dà)面積銅(tong)箔時,好(hao)用栅格(ge)狀。這樣(yàng)有利于(yú)排除銅(tóng)箔與基(jī)闆間粘(zhan)合劑受(shòu)熱産生(sheng)的揮發(fa)性氣體(ti)。
3、焊盤
焊(hàn)盤中心(xin)孔要比(bi)器件引(yin)線直徑(jing)稍大一(yī)些。焊盤(pán)太大易(yì)形成虛(xū)焊。焊盤(pán)外徑D一(yī)般不小(xiǎo)于(d+1.2)mm,其中(zhōng)d爲引線(xiàn)孔徑。對(dui)高密度(du)的數字(zi)電路,焊(han)盤小直(zhi)徑可取(qǔ)(d+1.0)mm。PCB線路闆(pan)及電路(lù)抗幹擾(rao)措施印(yìn)制電路(lù)闆的抗(kàng)幹擾設(she)計與具(ju)體電路(lù)有着密(mi)切的關(guān)系,這裏(lǐ)僅就PCB抗(kang)幹擾設(she)計的幾(jǐ)項常用(yòng)措施做(zuò)一些說(shuō)明。
①電源(yuan)線設計(ji)根據印(yìn)制線路(lù)闆電流(liú)的大小(xiao),盡量加(jiā)租電源(yuán)線寬度(dù),減少環(huán)路電阻(zu)。同時、使(shi)電源線(xian)、 地線的(de)走向和(he)數據傳(chuán)遞的方(fang)向一緻(zhì),這樣有(yǒu)助于增(zēng)強抗噪(zào)聲能力(lì)。
②地段設(shè)計地線(xiàn)設計的(de)原則是(shì):
a.數字地(di)與模拟(ni)地分開(kāi)。若線路(lù)闆上既(jì)有邏輯(ji)電路又(you)有線性(xing)電路,應(ying)使它們(men)盡量分(fèn)開。低頻(pin)電路的(de)地應盡(jin)量采用(yòng)單點并(bing)聯接地(di),實際布(bù)線有困(kun)難時可(kě)部分串(chuan)聯後再(zài)并聯接(jie)地。高頻(pín)電路宜(yi)采用多(duo)點串聯(lián)接地,地(di)線應短(duan)而租,高(gāo)頻元件(jiàn)周圍盡(jin)量用栅(shān)格狀大(dà)面積地(di)箔。
b.接地(di)線應盡(jin)量加粗(cu)。若接地(dì)線用紉(rèn)的線條(tiáo),則接地(di)電位随(suí)電流的(de)變化而(ér)變化,使(shǐ)抗噪性(xìng)能降低(di)。因此應(ying)将接地(di)線加粗(cū),使它能(néng)通過三(sān)倍于印(yin)制闆上(shàng)的允許(xǔ)電流。如(ru)有可能(néng),接地線(xian)應在2~3mm以(yi)上。
c.接地(di)線構成(chéng)閉環路(lù)。隻由數(shù)字電路(lù)組成的(de)印制闆(pan),其接地(dì)電路布(bù)成團環(huan)路大多(duo)能提高(gāo)抗噪聲(sheng)能力。
③退(tui)藕電容(rong)配置PCB線(xian)路闆設(she)計的常(chang)規做法(fǎ)之一是(shi)在印制(zhì)闆的各(ge)個關鍵(jiàn)部位配(pèi)置适當(dang)的退藕(ǒu)電容。退(tuì)藕電容(rong)的一般(ban)配置原(yuan)則是:
a.電(dian)源輸入(ru)端跨接(jiē)10 ~ 100uf的電解(jie)電容器(qi)。如有可(ke)能,接100uF以(yǐ)上的好(hǎo)。
b.原則上(shàng)每個集(jí)成電路(lù)芯片都(dōu)應布置(zhi)一個0.01pF的(de)瓷片電(dian)容,如遇(yù)印制闆(pǎn)空隙不(bú)夠,可每(měi)4~8個芯片(pian)布置一(yi)個1 ~ 10pF的但(dan)電容。
c.對(duì)于抗噪(zào)能力弱(ruo)、關斷時(shi)電源變(biàn)化大的(de)器件,如(ru)RAM、ROM存儲器(qi)件,應在(zài)芯片的(de)電源線(xian)和地線(xian)之間直(zhi)接接入(rù)退藕電(diàn)容。
d.電容(rong)引線不(bu)能太長(zhǎng),尤其是(shì)高頻旁(páng)路電容(róng)不能有(you)引線。此(ci)外,還應(yīng)注意以(yi)下兩點(dian):
在印制(zhì)闆中有(yǒu)接觸器(qi)、繼電器(qì)、按鈕等(deng)元件時(shi)。*作它們(men)時均會(huì)産生較(jiào)大火花(huā)放電,必(bì)須采用(yong)附圖所(suǒ)示的 RC電(dian)路來吸(xi)收放電(diàn)電流。一(yi)般R取1 ~ 2K,C取(qu)2.2 ~ 47UF。
CMOS的輸入(ru)阻抗高(gāo),且易受(shou)感應,因(yin)此在使(shi)用時對(dui)不用端(duān)要接地(di)或接正(zhèng)電源。
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