非常受用的PCB設計經驗
發布時間:2019-05-29 責任編輯:xueqi
【導讀】PCB就好比電子電路的骨架和神經脈絡,在電子工程項目中起著舉足輕重的作用,但很多人對PCB設計並不了解或了解不夠。其實,PCB設計的樂趣有很多,隻有去實踐,才會有深刻體會。
我在大學那時候,就對電路板設計、yingjiandianlushejitebieganxingqu,yexuedebijiaorenzhen。dangshijiaodebiyehounengzhaodaoyifenzuozaibangongshijinxingjisuanjihuitudegongzuoshiduomehao。biyehou,yeruyuanjinruledongguanyijiaqichedianzigongsi,congshidianziyanfadegongzuo,baokuozhizuoBOM表、樣機調試和PCB繪圖工作。當時2002年畢業時,還沒有PCB工程師這個工種,基本上就是什麼事情都要會一點,包括原理圖繪製、器件選型、PCB繪圖、樣板焊接、調試、BOM製作、作業指導書等,也從此走上了電子研發這條路。
01原理圖
盡(jin)管(guan)優(you)良(liang)的(de)原(yuan)理(li)圖(tu)不(bu)能(neng)保(bao)證(zheng)好(hao)的(de)布(bu)線(xian),但(dan)是(shi)好(hao)的(de)布(bu)線(xian)開(kai)始(shi)於(yu)優(you)良(liang)的(de)原(yuan)理(li)圖(tu)。在(zai)繪(hui)製(zhi)原(yuan)理(li)圖(tu)時(shi)要(yao)深(shen)思(si)熟(shu)慮(lv),並(bing)且(qie)必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)整(zheng)個(ge)電(dian)路(lu)的(de)信(xin)號(hao)流(liu)向(xiang)。如(ru)果(guo)在(zai)原(yuan)理(li)圖(tu)中(zhong)從(cong)左(zuo)到(dao)右(you)具(ju)有(you)正(zheng)常(chang)穩(wen)定(ding)的(de)信(xin)號(hao)流(liu),那(na)麼(me)在(zai)PCB上也應具有同樣好的信號流。在原理圖上盡可能多給出有用的信息。
因為有時候電路設計工程師不在,客戶會要求我們幫助解決電路的問題,從事此工作的設計師、技術員和工程師都會非常感激,也包括我們。除了普通的參考標識符、功耗和誤差容限外,原理圖中還應該給出哪些信息呢?下麵給出一些建議,可以將普通的原理圖變成一流的原理圖。加入波形、有關外殼的機械信息、印製線長度、空白區;標明哪些元件需要置於PCB上麵;給出調整信息、元件取值範圍、散熱信息、控製阻抗印製線、注釋、扼要的電路動作描述……(以及其它)。
02誰都別信
ruguobushinizijishejibuxian,yidingyaoliuchuchongyudeshijianzaixijianzhabuxianrendesheji。zaizhedianshanghenxiaodeyufangdideshangyibaibeidebujiu。buyaozhiwangbuxianderennenglijienidexiangfa。zaibuxianshejiguochengdechuqinideyijianhezhidaoshizuizhongyaode。ninengtigongdexinxiyueduo,bingqiezhenggebuxianguochengzhongnijierudeyueduo,jieguodedaodePCB就會越好。給布線設計工程師設置一個暫定的完成點——按照你想要的布線進展報告快速檢查。這種“閉合環路”方法可以防止布線誤入歧途,從而將返工的可能性降至最低。
需要給布線工程師的指示包括:電路功能的簡短描述,標明輸入和輸出位置的PCB略圖,PCB層疊信息(例如,板子有多厚,有多少層,各信號層和接地平麵的詳細信息——功耗、地線、模擬信號、數字信號和RF信號);各層需要那些信號;要求重要元件的放置位置;旁路元件的確切位置;哪些印製線很重要;哪些線路需要控製阻抗印製線;哪些線路需要匹配長度;元件的尺寸;哪些印製線需要彼此遠離(或靠近);哪些線路需要彼此遠離(或靠近);哪些元器件需要彼此遠離(或靠近);哪些元器件要放在PCB的上麵,哪些放在下麵。永遠不要抱怨需要給別人的信息太多——太少嗎?是;太多嗎?不。
分享一條學習經驗:大約10年前,我設計一塊多層的表麵貼電路板——板子的兩麵都有元件。用很多螺釘將板子固定在一個鍍金的鋁製外殼中(因為有很嚴格的防震指標)。提供偏置饋通的引腳穿過板子。該引腳是通過焊接線連接到PCB上的。
這是一個很複雜的裝置。板子上的一些元件是用於測試設定(SAT)的。但是我已經明確規定了這些元件的位置。你能猜出這些元件都安裝在什麼地方嗎?duile,zaibanzidexiamian。dangchanpingongchengshihejishuyuanbudebujiangzhenggezhuangzhichaikai,wanchengshedinghouzaijiangtamenzhongxinzuzhuangdeshihou,xiandehenbugaoxing。congnayihouwozaiyemeiyoufanguozhezhongcuowule。
03位置
正像在PCB中,位置決定一切。將一個電路放在PCB上的什麼位置,將其具體的電路元件安裝在什麼位置,以及其相鄰的其它電路是什麼,這一切都非常重要。
通常,輸入、輸出和電源的位置是預先確定好的,但是它們之間的電路就需要“發揮各自的創造性”了。這就是為什麼注意布線細節將產生巨大回報的原因。從關鍵元件的位置入手,根據具體電路和整個PCB來(lai)考(kao)慮(lv)。從(cong)一(yi)開(kai)始(shi)就(jiu)規(gui)定(ding)關(guan)鍵(jian)元(yuan)件(jian)的(de)位(wei)置(zhi)以(yi)及(ji)信(xin)號(hao)的(de)路(lu)徑(jing)有(you)助(zhu)於(yu)確(que)保(bao)設(she)計(ji)達(da)到(dao)預(yu)期(qi)的(de)工(gong)作(zuo)目(mu)標(biao)。一(yi)次(ci)就(jiu)得(de)到(dao)正(zheng)確(que)的(de)設(she)計(ji)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben)和(he)壓(ya)力(li)——也就縮短了開發周期。
另外,說點有意思的,PCB板上那些“特殊焊盤“
第一個,淚滴焊盤

淚(lei)滴(di)是(shi)焊(han)盤(pan)與(yu)導(dao)線(xian)或(huo)者(zhe)是(shi)導(dao)線(xian)與(yu)導(dao)孔(kong)之(zhi)間(jian)的(de)滴(di)裝(zhuang)連(lian)接(jie)過(guo)度(du),設(she)置(zhi)淚(lei)滴(di)的(de)目(mu)的(de)是(shi)在(zai)電(dian)路(lu)板(ban)受(shou)到(dao)巨(ju)大(da)外(wai)力(li)的(de)衝(chong)撞(zhuang)時(shi),避(bi)免(mian)導(dao)線(xian)與(yu)焊(han)盤(pan)或(huo)者(zhe)導(dao)線(xian)與(yu)導(dao)孔(kong)的(de)接(jie)觸(chu)點(dian)斷(duan)開(kai),另(ling)外(wai),設(she)置(zhi)淚(lei)滴(di)也(ye)可(ke)使(shi)PCB電路板顯得更加美觀。
teardropdezuoyongshibimianxinhaoxiankuanturanbianxiaoerzaochengfanshe,keshizouxianyuyuanjianhanpanzhijiandelianjiequyupingwenguoduhua,jiejuelehanpanyuzouxianzhijiandelianjierongyiduanliedewenti。
1、焊接上,可以保護焊盤,避免多次焊接是焊盤的脫落
2、加強連接的可靠性(生產是可以避免蝕刻不均,過孔偏位出現的裂縫等)
3、平滑阻抗,減少阻抗的急劇跳變
zaidianlubanshejizhong,weileranghanpangengjiangu,fangzhijixiezhibanshihanpanyudaoxianzhijianduankai,changzaihanpanhedaoxianzhijianyongtongmobuzhiyigeguoduqu,xingzhuangxiangleidi,guchangchengzuobuleidi( Teardrops )
第二個,放電齒

此物被稱之為放電齒、放電間隙或者火花間隙。采用放電間隙(Sparkgaps )放電間隙是一對指向彼此相對的銳角的三角形,指尖相距最大10mil 最小6mil 。一個三角形接地,另一個接到信號線。此三角形不是一種元件,而是由在PCB 布線過程中使用銅箔層作出來的。這些三角形需設置在PCB 板的頂層(componentside ),且不能被防焊塗料所籠蓋。
1、在開關電源浪湧測試或者ESD測(ce)試(shi)時(shi)共(gong)模(mo)電(dian)感(gan)兩(liang)端(duan)將(jiang)產(chan)生(sheng)高(gao)壓(ya),出(chu)現(xian)飛(fei)弧(hu)。若(ruo)與(yu)周(zhou)圍(wei)器(qi)件(jian)間(jian)距(ju)較(jiao)近(jin),可(ke)能(neng)使(shi)周(zhou)圍(wei)器(qi)件(jian)損(sun)壞(huai)。因(yin)此(ci)可(ke)在(zai)其(qi)上(shang)並(bing)聯(lian)一(yi)個(ge)放(fang)電(dian)管(guan)或(huo)壓(ya)敏(min)電(dian)阻(zu)限(xian)製(zhi)其(qi)電(dian)壓(ya),從(cong)而(er)起(qi)到(dao)滅(mie)弧(hu)的(de)作(zuo)用(yong)。放(fang)置(zhi)防(fang)雷(lei)器(qi)件(jian)效(xiao)果(guo)很(hen)好(hao)但(dan)是(shi)成(cheng)本(ben)比(bi)較(jiao)高(gao)。
2、另一種辦法是在PCBshejishi,zaigongmodianganliangduanjiarufangdianchi,shidediangantongguoliangfangdianjianduanfangdian,bimiantongguoqitalujingfangdian,congershideduizhouweihehoujiqijiandeyingxiangjiandaozuixiao。
放電間隙不需要另外的成本,在畫pcb板時畫上去就可以了,但是需要特別留意的是此種形式的放電間隙為空氣形式的放電間隙,隻能在偶有ESD 產生的環境中使用。若在經常有ESD 發(fa)生(sheng)的(de)場(chang)合(he)中(zhong)使(shi)用(yong),則(ze)放(fang)電(dian)間(jian)隙(xi)間(jian)會(hui)因(yin)為(wei)常(chang)常(chang)的(de)放(fang)電(dian)而(er)在(zai)兩(liang)個(ge)三(san)角(jiao)點(dian)上(shang)產(chan)生(sheng)積(ji)碳(tan),並(bing)終(zhong)極(ji)在(zai)放(fang)電(dian)間(jian)隙(xi)上(shang)造(zao)成(cheng)短(duan)路(lu),並(bing)造(zao)成(cheng)信(xin)號(hao)線(xian)的(de)永(yong)久(jiu)對(dui)地(di)短(duan)路(lu),從(cong)而(er)造(zao)成(cheng)係(xi)統(tong)的(de)故(gu)障(zhang)。
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