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pcb怎麼設計有藝術性

發布時間:2023-05-17 09:10:11

❶ pcb設計需要哪些知識

了解PCB設計流程前要先理解什麼是PCB。PCB是英文Printed Circuit Board(印製線路板或印刷電路板)的簡稱。通常把在絕緣材料上按預定設計製成印製線路、印製組件或者兩者組合而成的導電圖形稱為印製電路。

PCB於1936年誕生,美國於1943年將該技術大量使用於軍用收音機內;自20世紀50年代中期起,PCB技術開始被廣泛採用。目前,PCB已然成為「電子產品之母」,其應用幾乎滲透於電子產業的各個終端領域中,包括計算機、通信、消費電子、工業控制、醫療儀器、國防軍工、航天航空等諸多領域。以下為快點PCB學院整理的PCB設計流程詳解。

1、前期准備

包括准備元件庫和原理圖。在進行PCB設計之前,首先要准備中粗好原理圖SCH元件庫和PCB元件封裝庫。

PCB元件封裝庫最好是工程師根據所選器件的標准尺寸資料建立。原則上先建立PC的元件封裝庫,再建立原理圖SCH元件庫。

PCB元件封裝庫要求較高,它直接影響PCB的安裝;原理圖SCH元件庫要求相對寬松,但要注意定義好管腳屬性和與PCB元件封裝庫的對應關系。

2、PCB結構設計

根據已經確定的電路板尺寸和各項機械定位,在PCB設計環境下繪制PCB板框,並按定位要求放置所需的接插件、按鍵/開關、螺絲孔、裝配孔等等。

充分考慮和確定布線區域和非布線區域(如螺絲孔周圍多大范圍屬於非布線區域)。

3、PCB布局設計

布局設計即是在PCB板框內按照設計要求擺放器件。在原理圖工具中生成網路表(Design→Create Netlist),之後在PCB軟體中導入網路表(Design→Import Netlist)。網路表導入成功後會存在於軟體後台,通過Placement操作可以將所有器件調出、各管腳之間有飛線提示連接,這時就可以對器件進行布局設計了。

PCB布局設計是PCB整個設計流程中的首個重要工序,越復雜的PCB板,布局的好壞越能直接影響到後期布線的實現難易程度。

布局設計依靠電路板設計師的電路基礎功底與設計經驗豐富程度,對電路板設計師屬於賣埋鎮較高級別的要求。初級電路板設計師經驗尚淺、適合小模塊布局設計或整板難度較低的PCB布局設計任務。

4、PCB布線設計

PCB布線設計是整個PCB設計中工作量最大的工序,直接影響著PCB板的性能好壞。

在PCB的設計過程中,布線一般有三種境界:

首先是布通,這是PCB設計的最基本的入門要求;

其次是電氣性能的滿足,這是衡量一塊PCB板是否合格的標准,在線路布通之後,認真調整布線、使其能達到液態最佳的電氣性能;

再次是整齊美觀,雜亂無章的布線、即使電氣性能過關也會給後期改板優化及測試與維修帶來極大不便,布線要求整齊劃一,不能縱橫交錯毫無章法。

5、布線優化及絲印擺放

「PCB設計沒有最好、只有更好」,「PCB設計是一門缺陷的藝術」,這主要是因為PCB設計要實現硬體各方面的設計需求,而個別需求之間可能是沖突的、魚與熊掌不可兼得。

例如:某個PCB設計項目經過電路板設計師評估需要設計成6層板,但是產品硬體出於成本考慮、要求必須設計為4層板,那麼只能犧牲掉信號屏蔽地層、從而導致相鄰布線層之間的信號串擾增加、信號質量會降低。

一般設計的經驗是:優化布線的時間是初次布線的時間的兩倍。PCB布線優化完成後,需要進行後處理,首要處理的是PCB板面的絲印標識,設計時底層的絲印字元需要做鏡像處理,以免與頂層絲印混淆。

6、網路DRC檢查及結構檢查

質量控制是PCB設計流程的重要組成部分,一般的質量控制手段包括:設計自檢、設計互檢、專家評審會議、專項檢查等。

原理圖和結構要素圖是最基本的設計要求,網路DRC檢查和結構檢查就是分別確認PCB設計滿足原理圖網表和結構要素圖兩項輸入條件。

一般電路板設計師都會有自己積累的設計質量檢查Checklist,其中的條目部分來源於公司或部門的規范、另一部分來源於自身的經驗總結。專項檢查包括設計的Valor檢查及DFM檢查,這兩部分內容關注的是PCB設計輸出後端加工光繪文件。

❷ PCB版設計主要步驟是什麼

一般PCB基本設計流程如下:前期准備->PCB結構設計->PCB布局->布線->布線優化和絲印->網路和DRC檢查和結構檢查->製版。

第一:前期准備。這包括准備元件庫和原理圖。「工欲善其事,必先利其器」,要做出一塊好的板子,除了要設計好原理之外,還要畫得好。在進行PCB設計之前,首先要准備好原理圖SCH的元件庫和PCB的元件庫。元件庫可以用peotel自帶的庫,但一般情況下很難找到合適的,最好是自己根據所選器件的標准尺寸資料自己做元派野蠢件庫。原則上先做PCB的元件庫,再做SCH的元件庫。PCB的元件庫要求較高,它直接影響板子的安裝;SCH的元件庫要求相對比較松,只要注意定義好管腳屬性和與PCB元件的對應關系就行。PS:注意標准庫中的隱藏管腳。之後就是原理圖的設計,做好後就准備開始做PCB設計了。

第二:PCB結構設計。這一步根據已經確定的電路板尺寸和各項機械定位,在PCB設計環境下繪制PCB板面,並按定位要求放置所需的接插件、按鍵/開關、螺絲孔、裝配孔等等。並充分考慮和確定布線區域和非布線區域(如螺絲孔周圍多大范圍屬於非布線區域)。

第三:PCB布局。布局說白了就是在板子上放器件。這時如果前面講到的准備工作都做好的話,就可以在原理圖上生成網路表(Design->),之後在PCB圖上導入網路表(Design->LoadNets)。就看見器件嘩啦啦的全堆上去了,各管腳之間還有飛線提示連接。然後就可以對器件布局了。一般布局按如下原則進行:

①.按電氣性能合理分區,一般分為:數字電路區(即怕干擾、又產生干擾)、模擬電路區

(怕干擾)、功率驅動區(干擾源);

②.完成同一功能的電路,應盡量靠近放置,並調整各元器件以保證連線最為簡潔;同時,調整各功能塊間的相對位置使功能塊間的連線最簡潔;

③.對於質量大的元器件應考慮安裝位置和安裝強度;發熱元件應與溫度敏感元件分開放置,必要時還應考慮熱對流措施;

④.I/O驅動器件盡量靠近印刷板的邊、靠近引出接插件;

⑤.時鍾產生器(如:晶振或鍾振)要盡量靠近用到該時鍾的器件;

⑥.在每個集成電路的電源輸入腳和地之間,需加一個去耦電容(一般採用高頻性能好的獨石電容);電路板空間較密時,也可在幾個集成電路周圍加一個鉭電容。

⑦.繼電器線圈脊皮處要加放電二極體(1N4148即可);

⑧.布局要求要均衡,疏密有序,不能頭重腳輕或一頭沉

——需要特別注意,在放置元器件時,一定要考慮元器件的實際尺寸大小(所佔面積和高度)、元器件之間的相對位置,以保證電路板的電氣性能和生產安裝的可行性和便利性同時,應該在保證上面原則能夠體現的

前提下,適當修改器件的擺放,使之整齊美觀,如同樣的器件要擺放整齊、方向一致,不能擺得「錯落有致」。這個步驟關繫到板子整體形象和下一步布線的難易程度,所以一點要花大力氣去考慮。布局時,對不太肯定的地方可以先作初步布線,充分考慮。

第四:布線。布線是整個PCB設計中最重要的工序。這將直接影響著PCB板的性能好壞。在PCB的設計過程中,布線一般有這么三種境界的劃分:首先是布通,這時PCB設計時的最基本的要求。如果線路都沒布通,搞得到處是飛線,那將是一塊不合格的板子,可以說還沒入門。其次是電器性能的滿足。這是衡量一塊印刷電路板是否合格的標准。這是在布通之後,認真調整布線,使其能達到最佳的電器性能。接著是美觀。假如你的布線布通了,也沒有什麼影響電器性能的地方,但是一眼看過去雜亂無章的,加上五彩繽紛、花花綠綠的,那就算你的電器性能怎麼好,在別人眼裡還是垃圾一塊。這樣給測試和維修帶來極大的不便。布線要整齊劃一,不能縱橫交錯毫無章法。這些都要在保證電器性能和滿足其他個別要求的情況下實現,否則就是捨本逐末了。布線時主要按以下原則進行:

①.一般情況下,首先應對電源線和地線進行布線,以保證電路板的電氣性能。在條件允許的范圍內,盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬,它們的關系塵陪是:地線>電源線>信號線,通常信號線寬為:0.2~0.3mm,最細寬度可達0.05~0.07mm,電源線一般為1.2~2.5mm。對數字電路的PCB可用寬的地導線組成一個迴路,即構成一個地網來使用(模擬電路的地則不能這樣使用)

②.預先對要求比較嚴格的線(如高頻線)進行布線,輸入端與輸出端的邊線應避免相鄰平行,以免產生反射干擾。必要時應加地線隔離,兩相鄰層的布線要互相垂直,平行容易產生寄生耦合。

③.振盪器外殼接地,時鍾線要盡量短,且不能引得到處都是。時鍾振盪電路下面、特殊高速邏輯電路部分要加大地的面積,而不應該走其它信號線,以使周圍電場趨近於零;

④.盡可能採用45o的折線布線,不可使用90o折線,以減小高頻信號的輻射;(要求高的線還要用雙弧線)

⑤.任何信號線都不要形成環路,如不可避免,環路應盡量小;信號線的過孔要盡量少;

⑥.關鍵的線盡量短而粗,並在兩邊加上保護地。

⑦.通過扁平電纜傳送敏感信號和雜訊場帶信號時,要用「地線-信號-地線」的方式引出。

⑧.關鍵信號應預留測試點,以方便生產和維修檢測用

⑨.原理圖布線完成後,應對布線進行優化;同時,經初步網路檢查和DRC檢查無誤後,對未布線區域進行地線填充,用大面積銅層作地線用,在印製板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。或是做成多層板,電源,地線各佔用一層。

——PCB布線工藝要求

①.線

一般情況下,信號線寬為0.3mm(12mil),電源線寬為0.77mm(30mil)或1.27mm(50mil);線與

線之間和線與焊盤之間的距離大於等於0.33mm(13mil),實際應用中,條件允許時應考慮加大距離;布線密度較高時,可考慮(但不建議)採用IC腳間走兩根線,線的寬度為0.254mm(10mil),線間距不小於0.254mm(10mil)。

特殊情況下,當器件管腳較密,寬度較窄時,可按適當減小線寬和線間距。

②.焊盤(PAD)

焊盤(PAD)與過渡孔(VIA)的基本要求是:盤的直徑比孔的直徑要大於0.6mm;例如,通用插腳式電阻、電容和集成電路等,採用盤/孔尺寸1.6mm/0.8mm(63mil/32mil),插座、插針和二極體1N4007等,採用1.8mm/1.0mm(71mil/39mil)。實際應用中,應根據實際元件的尺寸來定,有條件時,可適當加大焊盤尺寸;PCB板上設計的元件安裝孔徑應比元件管腳的實際尺寸大0.2~0.4mm左右。

③.過孔(VIA)

一般為1.27mm/0.7mm(50mil/28mil);

當布線密度較高時,過孔尺寸可適當減小,但不宜過小,可考慮採用1.0mm/0.6mm(40mil/24mil)。

④.焊盤、線、過孔的間距要求

PADandVIA:≥0.3mm(12mil)

PADandPAD:≥0.3mm(12mil)

PADandTRACK:≥0.3mm(12mil)

≥0.3mm(12mil)

密度較高時:

PADandVIA:≥0.254mm(10mil)

PADandPAD:≥0.254mm(10mil)

PADandTRACK:≥0.254mm(10mil)

≥0.254mm(10mil)

第五:布線優化和絲印。「沒有最好的,只有更好的」!不管你怎麼挖空心思的去設計,等你畫完之後,再去看一看,還是會覺得很多地方可以修改的。一般設計的經驗是:優化布線的時間是初次布線的時間的兩倍。感覺沒什麼地方需要修改之後,就可以鋪銅了(Place->)。鋪銅一般鋪地線(注意模擬地和數字地的分離),多層板時還可能需要鋪電源。時對於絲印,要注意不能被器件擋住或被過孔和焊盤去掉。同時,設計時正視元件面,底層的字應做鏡像處理,以免混淆層面。

第六:網路和DRC檢查和結構檢查。首先,在確定電路原理圖設計無誤的前提下,將所生成的PCB網路文件與原理圖網路文件進行物理連接關系的網路檢查(NETCHECK),並根據輸出文件結果及時對設計進行修正,以保證布線連接關系的正確性;網路檢查正確通過後,對PCB設計進行DRC檢查,並根據輸出文件結果及時對設計進行修正,以保證PCB布線的電氣性能。最後需進一步對PCB的機械安裝結構進行檢查和確認。

第七:製版。在此之前,最好還要有一個審核的過程。

PCB設計是一個考心思的工作,誰的心思密,經驗高,設計出來的板子就好。所以設計時要極其細心,充分考慮各方面的因數(比如說便於維修和檢查這一項很多人就不去考慮),精益求精,就一定能設計出一個好板子。

❸ 怎麼讓PCB畫的干凈整潔

把板子畫的漂亮是個藝術活,最開始學畫板的時候往往注重怎麼把器件全部擺進去,怎麼把線連起來,然後就完事大吉了。

其後就會出現樓主說的那種情況。要想把圖畫的漂亮最基本的全局觀了,你在畫圖的時候就要能把這塊氏沒前板子的樣子想像出來。剩下的就是不斷累積經驗和練習了。

說幾點給你做參考:

板面放置元件盡量均勻,不要有的密,有的空

高的殲清器件和低的器件盡量分開放置,最好的樣子中間高然後逐漸向四周低下來。當然你能做到整板一樣高時最好的。

有方向的器件要盡量統一方向,這個比較難

相同規格的器件盡量採用同一種封裝庫

所有卧插的電阻二極體什麼的葯保持一個方向,不要有橫有豎,尤其不能有斜的。

我說的都是一些基本的東東,察讓剩下要你自己總結了。還有最後一個問題,那個你要自己量,或者設置好布線規則。

❹ PCB設計要點是什麼

一、地線的設計要點
在電氣設備中絕大多數的干擾問題都可以通過正確的屏蔽以及合理的接地來解決,所以我們一定要對接地設計工作予以足夠的重視。接地系統由模擬地、數字地、機殼地以及系統地等四大部分組成,其中數字地也稱作邏輯地,機殼地也稱作屏蔽地。下面我們介紹一下在接地設計中需要注意的幾個方面:
1、合理選擇接地方式
通常有多點接地以及單點接地兩種接地方式,所以我們要進行合理選擇。在設備的工作頻率超過10MHz的情況下,由於地線抗阻的過大會給設備的正常運行帶來不良的影響,所以我們應該盡量選擇多點接地來達到降低地線阻抗的目的。同理,當電路的工作頻率達不到1MHz的情況下,我們就要採取一點接地的方式來避免形成的環流影響到干擾。所以,在1~10MHz的工作頻率內的電路在波長是其地線長度的20倍以內時可採用多點接地,否則需要採用單點接地的轎簡方法。
2、分離模擬電路與數字電路
由於電路板非常復雜,上面既有線性電路還有告訴邏輯電路,所以我們就應該將他們分離開來,避免兩者的混淆,並且通過分別進行與電源端接地的方式來避免出現混接,與此同時也要講線性電路的接地面積盡量擴大。
3、選擇較粗的接地線
在局歷選擇較細的接地線的情況下,會導致電流的變化帶動接地電位的變化,最後導致電子設備無法穩定運行,大大降低了它的抗噪性能。所以我們要選擇較粗的接地線,通過增大它的允許電流來達到穩定設備信號的目的,在條件允許的情況下,選擇寬度在3mm以上的接電線。
二、電磁兼容性的設計要點
由於電子設備的工作環境復雜多變,我們就要求其有更好的電磁環境適應能力,並且還要減少對其他電子設備的電磁干擾這就需要對電磁兼容性方面進行相應的設計,所以電子設備的電磁兼容性設計也是我們工作的重點之一。
1、選擇正確的布線方式
通過採用平行走線的方法可以大幅度降低導線的電感,但是會導致導線之間分布電容以及互感的不斷增大,所以在條件允許的情況下,我們可以在布線時採用井字形的結構,具體的布線方法就是在印製板的兩個面採取不同的布線方式,一面是縱向、一面為橫線,使用金屬化孔在交叉孔處連接。由於印製板導線之間還有串擾作用,所以我們在不顯得時候應該控制出現長距離平行走線的情況。
2、選擇正確寬度的導線由於經常出現沖擊干擾的情況,所以我們在印製導線的時候要控制瞬變電流,主要的方法就是控制印製導線時電感量的產生。而電感量的多少與導線的寬度成反比,與倒顯得長度成正比,所以我們應該盡量去選擇一些既粗又短的導線,這對抑制干擾非常有效。由於匯流排驅動器、行驅動器以及時鍾引線的信號經常出現非常大的順便電流,所以在上述選線時,應該選擇短的導線。對於那些集成電路,我們應該將導線的寬度控制在1~0.2mm之間,對於分立組件電路,將寬度控制在1.5mm左右。
三、電路板上器件與尺寸的設計要點
印製電路板大小要適中,過大時印製線條長,阻抗增加,不僅抗雜訊能力下降,成本也高;過小,則散熱不好,同時易受臨近線條干擾。 在器件布置方面與其它邏輯電路一樣,應把相互有關的器件盡量放得靠近些,這樣可以獲得較好的抗雜訊效果。時鍾發生器、晶振和CPU的時鍾輸入端都易產生雜訊,要相互靠近些。易產生雜訊的器件閉臘褲、小電流電路、大電流電路等應盡量遠離邏輯電路,如有可能,應另做電路板,這一點十分重要。
四、散熱設計要點
從有利於散熱的角度出發,印製版最好是直立安裝,板與板之間的距離一般不應小於2cm,而且器件在印製版上的排列方式應遵循一定的規則:
對於採用自由對流空氣冷卻的設備,最好是將集成電路(或其它器件)按縱長方式排列;對於採用強制空氣冷卻的設備,最好是將集成電路(或其它器件)按橫長方式排。
同一塊印製板上的器件應盡可能按其發熱量大小及散熱程度分區排列,發熱量小或耐熱性差的器件(如小信號晶體管、小規模集成電路、電解電容等w ww.pcbwork.net)放在冷卻氣流的最上流(入口處),發熱量大或耐熱性好的器件(如功率晶體管、大規模集成電路等)放在冷卻氣流最下游。在水平方向上,大功率器件盡量靠近印製板邊沿布置,以便縮短傳熱路徑;在垂直方向上,大功率器件盡量靠近印製板上方布置,以便減少這些器件工作時對其它器件溫度的影響。
對溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區域(如設備的底部),千萬不要將它放在發熱器件的正上方,多個器件最好是在水平面上交錯布局。
設備內印製板的散熱主要依靠空氣流動,所以在設計時要研究空氣流動路徑,合理配置器件或印製電路板。空氣流動時總是趨向於阻力小的地方流動,所以在印製電路板上配置器件時,要避免在某個區域留有較大的空域。

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