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印制电路板的布局布线以及抗干扰措施

日期:2016/12/26                                                        浏览次数:944

 

印制电路板的质量要从印制电路板的板材、加工质量、电原理设计的周全、印制电路板的设计(包括布局、布线以及抗干扰措施等)等方面进行考虑。
一、优化设计步骤
接到一个PCB 设计任务。首先得确定整机结构、电路原理、主要元器件及部件、印制电路板外形及分板、印制板对外连接形式等内容,然后进入设计准备阶段。准备阶段要了解电路原理和组成,各功能电路的相互关系及信号流向,对电路工作时可能发热、可能产生干扰等情况心中有数;了解印制板工作环境和工作时间等;了解主要工作参数,如最高工作电压、最大电流和工作频率;电路是模拟、数字或者是模数混合电路;了解主要元器件和部件的型号、外形尺寸、封装,必要时取得样品。这都是我们确定设计方案的重要依据。
印制电路设计大略经过以下步骤:
(1)确定PCB 形状、分板、板层数,连接形式;
(2)规则整板原件布局;
(3)布线,一般布线和布局往往需要反复几次以求满意的效果。
二、科学布局
在设计中,布局是一个重要的环节。布局结果的好坏将直接影响布局的效果,因此可以这样认为,合理的布局是PCB 设计成功的第一步。在PCB 的机械尺寸确立后,根据印制电路板的安装方式、安装位置确定好PCB 的板面尺寸。然后确立特殊元件的位置。最后根据各单元的功能对其他元件进行布局。实际操作过程可以遵循以下原则:
(1)元器件(特别是大的器件)应尽可能布置在印制电路板的同一面;
(2)元器件的排列和间距要合理,同类器件尽可能按照相同的方向排列;
(3)将高频元件集中,尽量缩短他们之间的连线,减少相互间的电磁干扰;
(4)应该加大有较高电位差的器件或导线间的距离,避免放电引起意外短路。另外应该注意的是,高压器件应该放在调试时不容易碰到的地方;
(5)比较重的器件应该用支架固定;对于发热严重的器件要考虑散热问题;热敏元件应该远离这些发热严重的元件。
(6)对于可调元件如电位器、微动开关等器件要考虑调节方式和调节位置。如果采用机内调节,那么应该放在线路板边易于调试的地方;如果为机外调节,那么应该注意与机箱面板调节旋钮的配合问题。在我们的产品中各个印制电路板是以插件的形式安装的,所以对于电位器、复归按钮等特殊元件放在板边易于接触的地方。
(7)考虑器件之间的相互位置,特别是采用座式安装的器件(如PLCC 封装座),避免安装矛盾。贴片元件的间距如果可能应该尽量大。
(8)留出印制板定位孔和固定支架的位置。
在布局时,考虑信号的流通,并使信号尽可能保持一致的方向。以每个功能单元的核心器件为中心,围绕它来进行布局。同时要尽量使元器件均匀、整齐、紧凑地排列,使整体疏密一致,避免头重脚轻。并且要尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。位于电路板边缘的元器件距板边的距离应根据具体情况确定,但一般距离板边不小于2mm.许继工艺要求尽量不小于5mm.在大于200×150mm 时还应该考虑电路板的机械强度。
(9)最后应该在以下几个方面对印制板的布局进行检查:a、印制板尺寸是否与加工尺寸相符,能否符合印制板的制造工艺要求,有无预留定位标记位置。b、元件间有无位置冲突,元件高度与安装空间是不是相符。c、元件布局是不是全部布完,器件是否全部调入,排列是否整齐、美观。d、特殊元件位置是否正确。e、与其它部分配合的插头、插座等与机械设计是否相一致。f、线路板的抗干扰问题。
三、合理布线在确保电路原理图正确无误的情况下,布线尽量遵循以下原则:
(1)输入、输出端用的导线应该避免相邻平行,防止反馈耦合。
(2)印制板导线在一般情况下,尽量采用宽的导线,尤其是电源线和地线。按照许继的工艺要求单面板一般采用0.5mm;双面板和多层板多采用0.3mm.对于特殊情况可以适当调整。
(3)导线的最小间距主要是由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定的。一般情况下尽量加大线间距,避免干扰和耦合。按照许继的工艺要求,单面板采用0.5mm,双面板和多层板采用0.3mm。
对于特殊情况可以适当调整。对于整个产品的性能来说,不是单独一块板子的问题,需要和其他部分进行配合。在工作中就遇到过这样的情况,单独一块板子在做试验时没有问题,但是整机做试验时却出现板子烧坏的情况。
四、合理放置电源和地线提高抗干扰能力
在电子设备中,接地是控制干扰的重要途径,电子设备中地线结构大致有系统地、机壳地(屏蔽地)、数字地(逻辑地)和模拟地等,在布设电源和地线时应注意。
(1)电源和地线应该尽量粗,避免地环路。
(2)1MHz 以下低频模拟信号、小信号应坚持一点接地的原则,且小信号接地应与噪声信号源分开。当工作频率在1~10MHz 时,如采用一点接地,地线长度不应超过波长的1/20.当工作频率大于10MHz 时,应采用就近多点接地,尽量降低地线阻抗。
在数字电路中,如采用一点接地,电磁干扰将会使地电位浮动不定而降低抗噪能力,故也应采用多点接地。
五、优化PCB 走线角度和布线方式,提高稳定性和抗干扰能力
设计PCB 时,往往很想使用自动布线。通常,纯数字的电路板(尤其信号电平比较低,电路密度比较小时)采用自动布线是没有太大问题的。但是,在设计大型的模拟、混合信号或高频高速PCB 时,如果采用软件自动布线,可能会出现一些问题,甚至很可能带来严重的电路性能问题。因此,对于这样的电路一般采用交互式布线和自动布线相结合。
 
(本文内容来源于电气自动化技术网,版权归原作者所有)
原文链接:http://www.dqjsw.com.cn/diangongdianzi/dianzijishu/121210.html

 

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