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PCB線(xiàn)路闆設計(jì)的一般原(yuan)則
印制電(diàn)路闆(PCB線路(lu)闆)是電子(zǐ)産品中電(dian)路元件和(hé)器件的支(zhi)撐件。它提(ti)供電路元(yuán)件和器件(jiàn)之間的電(dian)氣連接。随(suí)着電于技(jì)術的飛速(sù)發展,PGB的密(mì)度越來越(yuè)高。PCB線路闆(pǎn)設計的好(hao)壞對抗幹(gàn)擾能力影(ying)響大。因此(cǐ),在進行PCB線(xiàn)路闆設計(ji)時。必須遵(zūn)守PCB設計的(de)一般原則(ze),并應符合(hé)抗幹擾設(shè)計的要求(qiú)。
PCB設計的一(yi)般原則要(yao)使電子電(diàn)路獲得好(hao)性能,元器(qì)件的布且(qiě)及導線的(de)布設是重(zhòng)要的。爲了(le)設計質量(liàng)好、造價低(di)的PCBP線路闆(pan)。應遵循以(yi)下一般原(yuán)則:
1、布局
首(shou)先要考慮(lǜ)PCB線路闆尺(chi)寸大小。PCB線(xiàn)路闆尺寸(cun)過大時,印(yin)制線條長(zhang),阻抗增加(jiā),抗噪聲能(neng)力下降,成(chéng)本也增加(jiā);過小,則散(sàn)熱不好,且(qiě)鄰近線條(tiáo)易受幹擾(rao)。在确定PCB尺(chǐ)寸後。再确(què)定特殊元(yuan)件的位置(zhi)。後,根據電(dian)路的功能(neng)單元,對電(diàn)路的全部(bu)元器件進(jìn)行布局。在(zai)确定特殊(shū)元件的位(wei)置時要遵(zun)守以下原(yuán)則:
(1)盡可能(néng)縮短高頻(pín)元器件之(zhī)間的連線(xiàn),設法減少(shǎo)它們的分(fen)布參數和(hé)相互間的(de)電磁幹擾(rǎo)。易受幹擾(rao)的元器件(jiàn)不能相互(hu)挨得太近(jìn),輸入和輸(shū)出元件應(yīng)盡量遠離(lí)。
(2)某些元器(qi)件或導線(xiàn)之間可能(neng)有較高的(de)電位差,應(ying)加大它們(men)之間的距(jù)離,以免放(fang)電引出意(yì)外短路。帶(dai)高電壓的(de)元器件應(yīng)盡量布置(zhi)在調試時(shi)手不易觸(chu)及的地方(fāng)。
(3)重量超過(guò)15g的元器件(jiàn)、應當用支(zhi)架加以固(gu)定,然後焊(han)接。那些又(you)大又重、發(fā)熱量多的(de)元器件,不(bu)宜裝在印(yìn)制闆上,而(er)應裝在整(zhěng)機的機箱(xiang)底闆上,且(qiě)應考慮散(sàn)熱問題。熱(rè)敏元件應(ying)遠離發熱(rè)元件。
(4)對于(yú)電位器、可(ke)調電感線(xian)圈、可變電(dian)容器、微動(dòng)開關等可(ke)調元件的(de)布局應考(kǎo)慮整機的(de)結構要求(qiú)。若是機内(nèi)調節,應放(fàng)在印制闆(pǎn)上方便于(yú)調節的地(di)方;若是機(ji)外調節,其(qí)位置要與(yǔ)調節旋鈕(niu)在機箱面(miàn)闆上的位(wei)置相适應(yīng)。
(5)應留出印(yìn)制扳定位(wei)孔及固定(dìng)支架所占(zhan)用的位置(zhi)。根據電路(lù)的功能單(dan)元。對電路(lu)的全部元(yuán)器件進行(háng)布局時,要(yao)符合以下(xià)原則:
①按照(zhào)電路的流(liu)程安排各(gè)個功能電(dian)路單元的(de)位置,使布(bu)局便于信(xin)号流通,并(bing)使信号盡(jìn)可能保持(chí)一緻的方(fang)向。
②以每個(ge)功能電路(lù)的核心元(yuán)件爲中心(xin),圍繞它來(lái)進行布局(jú)。元器件應(ying)均勻、整齊(qí)、緊湊地排(pái)列在PCB上。盡(jìn)量減少和(hé)縮短各元(yuan)器件之間(jian)的引線和(hé)連接。
③在高(gao)頻下工作(zuò)的電路,要(yào)考慮元器(qi)件之間的(de)分布參數(shu)。一般電路(lu)應盡可能(néng)使元器件(jiàn)平行排列(lie)。這樣,不但(dàn)美觀。而且(qie)裝焊容易(yì)。易于批量(liang)生産。
④位于(yú)電路闆邊(bian)緣的元器(qì)件,離電路(lù)闆邊緣一(yi)般不小于(yu)2mm。電路闆的(de)好形狀爲(wèi)矩形。長寬(kuān)比爲3:2成4:3。電(dian)路闆面尺(chǐ)寸大于200x150mm時(shí)。應考慮電(diàn)路闆所受(shòu)的機械強(qiáng)度。
2、布線的(de)原則如下(xia);
(1)輸入輸出(chu)端用的導(dǎo)線應盡量(liàng)避免相鄰(lin)平行。好加(jiā)線間地線(xiàn),以免發生(shēng)反饋藕合(he)。
(2)印制攝導(dǎo)線的小寬(kuan)度主要由(you)導線與絕(jué)緣基扳間(jiān)的粘附強(qiang)度和流過(guo)它們的電(dian)流值決定(ding)。當銅箔厚(hòu)度爲0.05mm、寬度(dù)爲1~15mm 時。通過(guo)2A的電流,溫(wēn)度不會高(gāo)于3℃,因此。導(dao)線寬度爲(wèi)1.5mm可滿足要(yao)求。對于集(jí)成電路,尤(you)其是數字(zì)電路,通常(cháng)選0.02~0.3mm導線寬(kuān)度。當然,隻(zhī)要允許,還(hái)是盡可能(néng)用寬線。尤(yóu)其是電源(yuán)線和地線(xian)。導線的小(xiao)間距主要(yào)由壞情況(kuang)下的線間(jian)絕緣電阻(zu)和擊穿電(diàn)壓決定。對(dui)于集成電(diàn)路,尤其是(shì)數字電路(lù),隻要工藝(yi)允許,可使(shǐ)間距小至(zhì)5~8mm。
(3)印制導線(xiàn)拐彎處一(yī)般取圓弧(hú)形,而直角(jiao)或夾角在(zài)高頻電路(lù)中會影響(xiang)電氣性能(néng)。此外,盡量(liàng)避免使用(yòng)大面積銅(tóng)箔,否則,長(zhang)時間受熱(rè)時,易發生(shēng)銅箔膨脹(zhang)和脫落現(xiàn)象。必須用(yong)大面積銅(tóng)箔時,好用(yong)栅格狀。這(zhe)樣有利于(yu)排除銅箔(bó)與基闆間(jian)粘合劑受(shou)熱産生的(de)揮發性氣(qì)體。
3、焊盤
焊(hàn)盤中心孔(kǒng)要比器件(jian)引線直徑(jìng)稍大一些(xiē)。焊盤太大(dà)易形成虛(xu)焊。焊盤外(wai)徑D一般不(bu)小于(d+1.2)mm,其中(zhong)d爲引線孔(kǒng)徑。對高密(mì)度的數字(zi)電路,焊盤(pan)小直徑可(ke)取(d+1.0)mm。PCB線路闆(pan)及電路抗(kàng)幹擾措施(shī)印制電路(lu)闆的抗幹(gan)擾設計與(yu)具體電路(lu)有着密切(qiē)的關系,這(zhe)裏僅就PCB抗(kàng)幹擾設計(jì)的幾項常(chang)用措施做(zuo)一些說明(ming)。
①電源線設(shè)計根據印(yìn)制線路闆(pǎn)電流的大(da)小,盡量加(jiā)租電源線(xian)寬度,減少(shao)環路電阻(zǔ)。同時、使電(diàn)源線、 地線(xiàn)的走向和(hé)數據傳遞(di)的方向一(yi)緻,這樣有(you)助于增強(qiáng)抗噪聲能(neng)力。
②地段設(she)計地線設(she)計的原則(zé)是:
a.數字地(dì)與模拟地(di)分開。若線(xian)路闆上既(jì)有邏輯電(diàn)路又有線(xiàn)性電路,應(ying)使它們盡(jin)量分開。低(di)頻電路的(de)地應盡量(liang)采用單點(diǎn)并聯接地(dì),實際布線(xiàn)有困難時(shi)可部分串(chuan)聯後再并(bing)聯接地。高(gao)頻電路宜(yí)采用多點(diǎn)串聯接地(dì),地線應短(duǎn)而租,高頻(pin)元件周圍(wei)盡量用栅(shān)格狀大面(miàn)積地箔。
b.接(jiē)地線應盡(jin)量加粗。若(ruò)接地線用(yòng)紉的線條(tiáo),則接地電(diàn)位随電流(liu)的變化而(er)變化,使抗(kang)噪性能降(jiang)低。因此應(yīng)将接地線(xian)加粗,使它(tā)能通過三(san)倍于印制(zhi)闆上的允(yun)許電流。如(ru)有可能,接(jie)地線應在(zai)2~3mm以上。
c.接地(dì)線構成閉(bì)環路。隻由(yóu)數字電路(lu)組成的印(yìn)制闆,其接(jiē)地電路布(bu)成團環路(lù)大多能提(ti)高抗噪聲(shēng)能力。
③退藕(ou)電容配置(zhi)PCB線路闆設(shè)計的常規(guī)做法之一(yī)是在印制(zhi)闆的各個(ge)關鍵部位(wei)配置适當(dang)的退藕電(diàn)容。退藕電(dian)容的一般(bān)配置原則(ze)是:
a.電源輸(shū)入端跨接(jiē)10 ~ 100uf的電解電(diàn)容器。如有(you)可能,接100uF以(yǐ)上的好。
b.原(yuan)則上每個(ge)集成電路(lu)芯片都應(ying)布置一個(gè)0.01pF的瓷片電(dian)容,如遇印(yìn)制闆空隙(xì)不夠,可每(měi)4~8個芯片布(bù)置一個1 ~ 10pF的(de)但電容。
c.對(duì)于抗噪能(neng)力弱、關斷(duàn)時電源變(bian)化大的器(qi)件,如RAM、ROM存儲(chu)器件,應在(zài)芯片的電(dian)源線和地(di)線之間直(zhi)接接入退(tuì)藕電容。
d.電(diàn)容引線不(bu)能太長,尤(yóu)其是高頻(pin)旁路電容(róng)不能有引(yǐn)線。此外,還(hái)應注意以(yǐ)下兩點:
在(zai)印制闆中(zhong)有接觸器(qi)、繼電器、按(an)鈕等元件(jian)時。*作它們(men)時均會産(chan)生較大火(huǒ)花放電,必(bì)須采用附(fu)圖所示的(de) RC電路來吸(xī)收放電電(diàn)流。一般R取(qu)1 ~ 2K,C取2.2 ~ 47UF。
CMOS的輸入(ru)阻抗高,且(qiě)易受感應(ying),因此在使(shi)用時對不(bú)用端要接(jie)地或接正(zhèng)電源。
PCB設計的一(yi)般原則要(yao)使電子電(diàn)路獲得好(hao)性能,元器(qì)件的布且(qiě)及導線的(de)布設是重(zhòng)要的。爲了(le)設計質量(liàng)好、造價低(di)的PCBP線路闆(pan)。應遵循以(yi)下一般原(yuán)則:
1、布局
首(shou)先要考慮(lǜ)PCB線路闆尺(chi)寸大小。PCB線(xiàn)路闆尺寸(cun)過大時,印(yin)制線條長(zhang),阻抗增加(jiā),抗噪聲能(neng)力下降,成(chéng)本也增加(jiā);過小,則散(sàn)熱不好,且(qiě)鄰近線條(tiáo)易受幹擾(rao)。在确定PCB尺(chǐ)寸後。再确(què)定特殊元(yuan)件的位置(zhi)。後,根據電(dian)路的功能(neng)單元,對電(diàn)路的全部(bu)元器件進(jìn)行布局。在(zai)确定特殊(shū)元件的位(wei)置時要遵(zun)守以下原(yuán)則:
(1)盡可能(néng)縮短高頻(pín)元器件之(zhī)間的連線(xiàn),設法減少(shǎo)它們的分(fen)布參數和(hé)相互間的(de)電磁幹擾(rǎo)。易受幹擾(rao)的元器件(jiàn)不能相互(hu)挨得太近(jìn),輸入和輸(shū)出元件應(yīng)盡量遠離(lí)。
(2)某些元器(qi)件或導線(xiàn)之間可能(neng)有較高的(de)電位差,應(ying)加大它們(men)之間的距(jù)離,以免放(fang)電引出意(yì)外短路。帶(dai)高電壓的(de)元器件應(yīng)盡量布置(zhi)在調試時(shi)手不易觸(chu)及的地方(fāng)。
(3)重量超過(guò)15g的元器件(jiàn)、應當用支(zhi)架加以固(gu)定,然後焊(han)接。那些又(you)大又重、發(fā)熱量多的(de)元器件,不(bu)宜裝在印(yìn)制闆上,而(er)應裝在整(zhěng)機的機箱(xiang)底闆上,且(qiě)應考慮散(sàn)熱問題。熱(rè)敏元件應(ying)遠離發熱(rè)元件。
(4)對于(yú)電位器、可(ke)調電感線(xian)圈、可變電(dian)容器、微動(dòng)開關等可(ke)調元件的(de)布局應考(kǎo)慮整機的(de)結構要求(qiú)。若是機内(nèi)調節,應放(fàng)在印制闆(pǎn)上方便于(yú)調節的地(di)方;若是機(ji)外調節,其(qí)位置要與(yǔ)調節旋鈕(niu)在機箱面(miàn)闆上的位(wei)置相适應(yīng)。
(5)應留出印(yìn)制扳定位(wei)孔及固定(dìng)支架所占(zhan)用的位置(zhi)。根據電路(lù)的功能單(dan)元。對電路(lu)的全部元(yuán)器件進行(háng)布局時,要(yao)符合以下(xià)原則:
①按照(zhào)電路的流(liu)程安排各(gè)個功能電(dian)路單元的(de)位置,使布(bu)局便于信(xin)号流通,并(bing)使信号盡(jìn)可能保持(chí)一緻的方(fang)向。
②以每個(ge)功能電路(lù)的核心元(yuán)件爲中心(xin),圍繞它來(lái)進行布局(jú)。元器件應(ying)均勻、整齊(qí)、緊湊地排(pái)列在PCB上。盡(jìn)量減少和(hé)縮短各元(yuan)器件之間(jian)的引線和(hé)連接。
③在高(gao)頻下工作(zuò)的電路,要(yào)考慮元器(qi)件之間的(de)分布參數(shu)。一般電路(lu)應盡可能(néng)使元器件(jiàn)平行排列(lie)。這樣,不但(dàn)美觀。而且(qie)裝焊容易(yì)。易于批量(liang)生産。
④位于(yú)電路闆邊(bian)緣的元器(qì)件,離電路(lù)闆邊緣一(yi)般不小于(yu)2mm。電路闆的(de)好形狀爲(wèi)矩形。長寬(kuān)比爲3:2成4:3。電(dian)路闆面尺(chǐ)寸大于200x150mm時(shí)。應考慮電(diàn)路闆所受(shòu)的機械強(qiáng)度。
2、布線的(de)原則如下(xia);
(1)輸入輸出(chu)端用的導(dǎo)線應盡量(liàng)避免相鄰(lin)平行。好加(jiā)線間地線(xiàn),以免發生(shēng)反饋藕合(he)。
(2)印制攝導(dǎo)線的小寬(kuan)度主要由(you)導線與絕(jué)緣基扳間(jiān)的粘附強(qiang)度和流過(guo)它們的電(dian)流值決定(ding)。當銅箔厚(hòu)度爲0.05mm、寬度(dù)爲1~15mm 時。通過(guo)2A的電流,溫(wēn)度不會高(gāo)于3℃,因此。導(dao)線寬度爲(wèi)1.5mm可滿足要(yao)求。對于集(jí)成電路,尤(you)其是數字(zì)電路,通常(cháng)選0.02~0.3mm導線寬(kuān)度。當然,隻(zhī)要允許,還(hái)是盡可能(néng)用寬線。尤(yóu)其是電源(yuán)線和地線(xian)。導線的小(xiao)間距主要(yào)由壞情況(kuang)下的線間(jian)絕緣電阻(zu)和擊穿電(diàn)壓決定。對(dui)于集成電(diàn)路,尤其是(shì)數字電路(lù),隻要工藝(yi)允許,可使(shǐ)間距小至(zhì)5~8mm。
(3)印制導線(xiàn)拐彎處一(yī)般取圓弧(hú)形,而直角(jiao)或夾角在(zài)高頻電路(lù)中會影響(xiang)電氣性能(néng)。此外,盡量(liàng)避免使用(yòng)大面積銅(tóng)箔,否則,長(zhang)時間受熱(rè)時,易發生(shēng)銅箔膨脹(zhang)和脫落現(xiàn)象。必須用(yong)大面積銅(tóng)箔時,好用(yong)栅格狀。這(zhe)樣有利于(yu)排除銅箔(bó)與基闆間(jian)粘合劑受(shou)熱産生的(de)揮發性氣(qì)體。
3、焊盤
焊(hàn)盤中心孔(kǒng)要比器件(jian)引線直徑(jìng)稍大一些(xiē)。焊盤太大(dà)易形成虛(xu)焊。焊盤外(wai)徑D一般不(bu)小于(d+1.2)mm,其中(zhong)d爲引線孔(kǒng)徑。對高密(mì)度的數字(zi)電路,焊盤(pan)小直徑可(ke)取(d+1.0)mm。PCB線路闆(pan)及電路抗(kàng)幹擾措施(shī)印制電路(lu)闆的抗幹(gan)擾設計與(yu)具體電路(lu)有着密切(qiē)的關系,這(zhe)裏僅就PCB抗(kàng)幹擾設計(jì)的幾項常(chang)用措施做(zuo)一些說明(ming)。
①電源線設(shè)計根據印(yìn)制線路闆(pǎn)電流的大(da)小,盡量加(jiā)租電源線(xian)寬度,減少(shao)環路電阻(zǔ)。同時、使電(diàn)源線、 地線(xiàn)的走向和(hé)數據傳遞(di)的方向一(yi)緻,這樣有(you)助于增強(qiáng)抗噪聲能(neng)力。
②地段設(she)計地線設(she)計的原則(zé)是:
a.數字地(dì)與模拟地(di)分開。若線(xian)路闆上既(jì)有邏輯電(diàn)路又有線(xiàn)性電路,應(ying)使它們盡(jin)量分開。低(di)頻電路的(de)地應盡量(liang)采用單點(diǎn)并聯接地(dì),實際布線(xiàn)有困難時(shi)可部分串(chuan)聯後再并(bing)聯接地。高(gao)頻電路宜(yí)采用多點(diǎn)串聯接地(dì),地線應短(duǎn)而租,高頻(pin)元件周圍(wei)盡量用栅(shān)格狀大面(miàn)積地箔。
b.接(jiē)地線應盡(jin)量加粗。若(ruò)接地線用(yòng)紉的線條(tiáo),則接地電(diàn)位随電流(liu)的變化而(er)變化,使抗(kang)噪性能降(jiang)低。因此應(yīng)将接地線(xian)加粗,使它(tā)能通過三(san)倍于印制(zhi)闆上的允(yun)許電流。如(ru)有可能,接(jie)地線應在(zai)2~3mm以上。
c.接地(dì)線構成閉(bì)環路。隻由(yóu)數字電路(lu)組成的印(yìn)制闆,其接(jiē)地電路布(bu)成團環路(lù)大多能提(ti)高抗噪聲(shēng)能力。
③退藕(ou)電容配置(zhi)PCB線路闆設(shè)計的常規(guī)做法之一(yī)是在印制(zhi)闆的各個(ge)關鍵部位(wei)配置适當(dang)的退藕電(diàn)容。退藕電(dian)容的一般(bān)配置原則(ze)是:
a.電源輸(shū)入端跨接(jiē)10 ~ 100uf的電解電(diàn)容器。如有(you)可能,接100uF以(yǐ)上的好。
b.原(yuan)則上每個(ge)集成電路(lu)芯片都應(ying)布置一個(gè)0.01pF的瓷片電(dian)容,如遇印(yìn)制闆空隙(xì)不夠,可每(měi)4~8個芯片布(bù)置一個1 ~ 10pF的(de)但電容。
c.對(duì)于抗噪能(neng)力弱、關斷(duàn)時電源變(bian)化大的器(qi)件,如RAM、ROM存儲(chu)器件,應在(zài)芯片的電(dian)源線和地(di)線之間直(zhi)接接入退(tuì)藕電容。
d.電(diàn)容引線不(bu)能太長,尤(yóu)其是高頻(pin)旁路電容(róng)不能有引(yǐn)線。此外,還(hái)應注意以(yǐ)下兩點:
在(zai)印制闆中(zhong)有接觸器(qi)、繼電器、按(an)鈕等元件(jian)時。*作它們(men)時均會産(chan)生較大火(huǒ)花放電,必(bì)須采用附(fu)圖所示的(de) RC電路來吸(xī)收放電電(diàn)流。一般R取(qu)1 ~ 2K,C取2.2 ~ 47UF。
CMOS的輸入(ru)阻抗高,且(qiě)易受感應(ying),因此在使(shi)用時對不(bú)用端要接(jie)地或接正(zhèng)電源。
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