電路設計 - 六層PCB電路板的PCB設計工藝

六層PCB電路板的PCB設計工藝

SMT晶片加工廠家詳細介紹了電路板的PCB設計過程以及應注意的問題。 在設計過程中，常見部件和一些特殊部件採用了不同的佈局原則； 比較手動接線、自動接線和互動式接線的優缺點； 介紹了印製電路板的電路及减少電路間干擾的方法及相關措施。 結合個人設計經驗，以基於ARM的自主移動嵌入式系統覈心板PCB設計為例，簡要介紹四層電路板的PCB設計過程及應注意的相關問題。

印刷電路板（PCB）在支持電子產品中的電路元件和器件方面發揮作用，同時提供電路元件和設備之間的電連接。 事實上，PCB的設計不僅僅是佈置和固定元件，而且連接元件的引脚也很簡單。 其質量對產品的抗干擾能力有很大影響。 它甚至對未來產品的效能起著决定性的作用。 隨著電子技術的快速發展，元器件和產品的尺寸越來越小，工作頻率越來越高，這大大新增了PCB上元器件的密度，也新增了PCB設計和加工的難度。 囙此，可以說，PCB設計一直是電子產品開發和設計中最重要的內容之一。 1佈局所謂佈局，就是將電路圖中的所有元件合理地佈置在一塊面積有限的PCB上。 從訊號的角度來看，主要有三種類型的數位信號電路板、類比信號電路板和混合訊號電路板。 在設計混合訊號電路板時，我們必須仔細考慮並手動將組件放置在電路板上，以分離數位和類比組件。

在佈置PCB佈局的過程中，最關鍵的問題是：開關、按鈕、旋鈕等操作部件和結構部件（簡稱“特殊部件”）等必須提前佈置在指定（適當）位置。 放置後，可以設定零部件的特性並選擇LOCK項，這樣可以避免將來錯誤地移動零部件； 對於其他組件的位置，必須考慮佈線速率和最佳電力效能。 優化，以及未來生產科技和成本等諸多因素。 所謂的“平衡”往往是對設計人員水准和經驗的挑戰。

特殊部件的佈置原則

1.部件之間的接線應盡可能縮短，並儘量減少其分佈參數和相互電磁干擾。 那些易受電磁干擾的部件不應放得太近，輸入和輸出部件應盡可能遠離彼此。

2.某些部件或電線之間可能存在高電位差，囙此應新增它們之間的距離，以避免放電引起意外短路； 同時，從安全的角度來看，高電壓的部件應盡可能地佈置在調試時不容易到達的地方。

3.對於質量超過15g的大型設備，應在焊接前用支架固定。 那些大、重、發熱的部件不應安裝在印刷電路板上，而應安裝在整機的底盤底板上； 並且應當考慮散熱問題。 溫度保護裝置除外）。

4.可調電位器、電感器、可變電容器、微動開關等可調元件的佈局應考慮整機的結構要求。 如果在機器內部進行調整，應將其放置在便於調整的印刷電路板上； 如果在機器外部進行調整，其位置應與底盤面板上的調整旋鈕的位置相適應。

常見組件的佈局

1.根據電路流程安排每個電路單元的位置，使佈局便於訊號流通，並儘量保持訊號在同一方向。

2.以每個功能電路的核心部件為中心，在其周圍進行佈局，部件應均勻、整齊、緊湊地佈置在PCB上。 最小化並縮短設備之間的引線和連接。

3.對於在高頻下工作的電路，必須考慮元件之間的分佈參數。 在正常情况下，電路應盡可能並聯佈置，不僅可以達到美觀的效果，而且易於安裝焊接和批量生產。

4.位於電路板邊緣的部件，一般與電路板邊緣相距不小於2mm； 電路板的最佳形狀是矩形，其縱橫比可以是3:2或4:3。 當電路板尺寸大於200mm*150mm時，應考慮電路板的機械強度。 如果在實際設計過程中，一開始無法確定PCB板的所需尺寸，則設計可以稍微大一點。 PCB設計工作完成後，您可以在Protel DXP中選擇design Board Shape Redefine Board Shape來正確切割原始PCB。

此外，根據我的實際工作經驗，如果你想擴展或减少現有電路板的一些功能，你需要重新設計一個新的PCB。 在實際佈局中，您可以參考主機板上的佈局並手動將組件排列在適當的位置； 在佈線過程中，根據實際需要進行調整，以進一步提高分配率。

佈線佈線是指在佈局後，通過設定銅箔的佈線圖，根據原理圖連接所有導線。 顯然，佈局的合理程度將直接影響佈線的成功率，囙此在佈線的整個過程中往往需要對佈局進行適當的調整。佈線設計可以使用雙層佈線和單層佈線； 對於極其複雜的設計，也可以考慮多層佈線方案。

在PCB設計中，佈線是完成產品設計的重要步驟。 可以說，之前的所有準備工作都為它做好了。PCB佈線包括單面佈線、雙面佈線和多層佈線。佈線有兩種方式：自動佈線和互動式佈線。

在PCB設計中，設計者通常希望能夠使用自動佈線。 在正常情况下，純數位信號電路板（尤其是低信號電平和低電路板密度）使用自動佈線是沒有問題的。 但是，在設計類比信號時。 當使用混合訊號或高速電路板時，如果還使用自動佈線，則可能會出現問題，甚至可能導致嚴重的電路效能問題。

現時，雖然已經有一些自動佈線工具非常强大，通常可以達到100%的分配率，但整體外觀不是很美觀，有時佈線排列混亂，兩個引脚之間的佈線不是最短（最優）路徑。 對於電路相對複雜的設計，請儘量不要完全使用自動佈線。 建議在採用自動佈線之前，首先使用互動式方法對那些有嚴格要求的線路進行預佈線。 同時，輸入端和輸出端的邊緣應避免相鄰平行，以避免反射干擾； 相鄰兩層的佈線應相互垂直，平行性容易產生寄生耦合。 可以在關聯規則中添加此約束。 自動佈線的分配率取決於良好的佈局。 佈線規則應提前設定，包括彎曲的數量、過孔的數量和臺階的數量。

一般來說，先探索都市線路，先快速連接短線路； 然後進行迷宮式佈線，首先優化待鋪設線路的全域佈線路徑，可以根據需要斷開已鋪設線路，並重新佈線，以提高整體效果。 在手動佈線時，為了確保電路的正確實施，需要遵循一些通用的設計規則：儘量使用接地平面作為電流回路； 將所述類比接地平面與所述數位接地平面分離； 如果接地平面被訊號線分隔開，則减小接地。 對於電流回路的干擾，訊號跡線應垂直於地平面； 類比電路應盡可能靠近電路板的邊緣，數位電路應盡盡可能靠近電源連接端。 這樣做是為了减少由數位開關引起的di/dt效應。

PCB電路及電路抗干擾措施抗干擾設計與具體電路有著密切的關係，也是一個非常複雜的科技問題。 下麵根據PCB設計過程中的經驗進行簡單介紹。 1.電源線的設計。 根據PCB電流的大小，使電源線的寬度盡可能厚（在佈線設計規則中，可以分別對電源線和地線的線寬製定新的約束規則），降低回路電阻，並特別注意電源線，地線的供電方向與數據和訊號的傳輸方向相反，有助於增强抗雜訊能力。 2.接地線的設計。 接地線既是一種特殊的電源線，也是一種訊號線。

除了遵循電源線的設計原則外，還應做到：數位接地和類比接地應分開； 如果電路板上既有邏輯電路也有線性電路，則應盡可能將它們分開； 低頻電路接地應盡可能單一。 點是並聯的，如果實際佈線有困難，可以部分串聯，然後並聯； 高頻電路應與多個點串聯。 接地線應短而粗。

在高頻元件周圍盡可能使用網格狀的銅； 儘量加寬電源線和地線的寬度。 最好使接地線比電源線寬。 它們的寬度之間的關係是地線>電源線>訊號線。

數位電路系統的接地形成閉環，即形成接地網，可以提高抗雜訊能力。

數位電流不應流過類比設備，高速電流不應流經低速設備。 5.在電源地線之間新增去耦電容器，提高電源電路的抗干擾能力。