PCB布线中关于地线回路的经验分享

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  一般PCB基本设计流程如下:前期准备-》PCB结构设计-》PCB布局-》布线-》布线优化和丝印-》网络和DRC检查和结构检查-》制版。

  第一:前期准备。这包括准备元件库和原理图。“工欲善其事,必先利其器”,要做出一块好的板子,除了要设计好原理之外,还要画得好。在进行PCB设计之 前,首先要准备好原理图SCH的元件库和PCB的元件库。元件库可以用peotel 自带的库,但一般情况下很难找到合适的,最好是自己根据所选器件的标准尺寸资料自己做元件库。原则上先做PCB的元件库,再做SCH的元件库。PCB的元 件库要求较高,它直接影响板子的安装;SCH的元件库要求相对比较松,只要注意定义好管脚属性和与PCB元件的对应关系就行。PS:注意标准库中的隐藏管 脚。之后就是原理图的设计,做好后就准备开始做PCB设计了。

  第二:PCB结构设计。这一步根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位,在PCB 设计环境下绘制PCB板面,并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。并充分考虑和确定布线区域和非布线区域(如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域)。

  第三:PCB布局。布局说白了就是在板子上放器件。这时如果前面讲到的准备工作都做好的话,就可以在原理图上生成网络表 (Design-》Create Netlist),之后在PCB图上导入网络表(Design-》Load Nets)。就看见器件哗啦啦的全堆上去了,各管脚之间还有飞线提示连接。然后就可以对器件布局了。

  一般布局按如下原则进行:

  ①. 按电气性能合理分区,一般分为:数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)、模拟电路区(怕干扰)、功率驱动区(干扰源);

  ②. 完成同一功能的电路,应尽量靠近放置,并调整各元器件以保证连线最为简洁;同时,调整各功能块间的相对位置使功能块间的连线最简洁;

  ③. 对于质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度;发热元件应与温度敏感元件分开放置,必要时还应考虑热对流措施;

  ④. I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边、靠近引出接插件;

  ⑤. 时钟产生器(如:晶振或钟振)要尽量靠近用到该时钟的器件;

  ⑥. 在每个集成电路的电源输入脚和地之间,需加一个去耦电容(一般采用高频性能好的独石电容);电路板空间较密时,也可在几个集成电路周围加一个钽电容。

  ⑦. 继电器线圈处要加放电二极管(1N4148即可);

  ⑧. 布局要求要均衡,疏密有序,不能头重脚轻或一头沉

  ——需要特别注意,在放置元器件时,一定要考虑元器件的实际尺寸大小(所占面积和高度)、元器件之间的相对位置,以保证电路板的电气性能和生产安装的可行 性和便利性同时,应该在保证上面原则能够体现的前提下,适当修改器件的摆放,使之整齐美观,如同样的器件要摆放整齐、方向一致,不能摆得“错落有致” 。

  这个步骤关系到板子整体形象和下一步布线的难易程度,所以一点要花大力气去考虑。布局时,对不太肯定的地方可以先作初步布线,充分考虑。

  第四:布线。布线是整个PCB设计中最重要的工序。这将直接影响着PCB板的性能好坏。在PCB的设计过程中,布线一般有这么三种境界的划分:首先是布 通,这时PCB设计时的最基本的要求。如果线路都没布通,搞得到处是飞线,那将是一块不合格的板子,可以说还没入门。其次是电器性能的满足。这是衡量一块 印刷电路板是否合格的标准。这是在布通之后,认真调整布线,使其能达到最佳的电器性能。接着是美观。假如你的布线布通了,也没有什么影响电器性能的地方, 但是一眼看过去杂乱无章的,加上五彩缤纷、花花绿绿的,那就算你的电器性能怎么好,在别人眼里还是垃圾一块。这样给测试和维修带来极大的不便。布线要整齐 划一,不能纵横交错毫无章法。这些都要在保证电器性能和满足其他个别要求的情况下实现,否则就是舍本逐末了。

  PCB布线地线回路

  一、地线布设的一般原则

  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。如果能将接地和屏蔽正确结合起来使用,可以解决部分干扰问题。地线布设时要符合以下原则:

  1.首先要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小则散热不好,且邻近线条易受干扰。电路板的最佳形状是矩形,长宽比为3:2或4:3.位于电路板边缘的元器件离电路板边缘一般不小于2 mm.

  2.在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样,不但美观。而且装焊容易。易于批量生产。

  3.布局的首要原则是保证布线的布通率,移动器件时注意飞线的连接,把有连线关系的器件放在一起。

  4.尽可能地减小环路面积,以抑制开关电源的辐射干扰。

  5.按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向。

  6.放置器件时要考虑以后的焊接,不要太紧密。 二、实际布设地线时的注意事项

  地线作为电路的公共参考点起着很重要的作用,它是控制干扰的重要方法。因此,在布局中应仔细考虑接地线的放置。在地线设计中应注意以下几点:

  1.尽量加粗接地线。若接地线很细,接地电位则随电流的变化而变化,致使电子设备的定时信号电平不稳,抗噪声性能变坏,因此要确保每一个大电流的接地端采用尽量短而宽的印制线,尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽。它们的关系是:地线》电源线》信号线。如有可能,接地线的宽度应大于3 mm,也可用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。

  2.公共地线一般布置在印制电路板的最边缘。并尽可能多地保留铜箔,这样既可便于印制电路板安装在机架上,也便于机架相连接。公共地不应该闭合,以免产生电磁感应,接地线要求尽量短,不同的单元电路应该分别接地。

  3.正确选择接地方式。在低频电路中,信号的频率小于1 MHz,它的布线与器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而采用单点接地。当信号工作频率大于10 MHz时,地线阻抗变得很大,此时应尽量降低地线阻抗,采用就近多点接地。当工作频率在1~10MHz时,如果采用单点接地,其地线长度不宜超过波长的1/20,否则采用多点接地。印制电路板上有多个返回地线,这些都汇聚在回电源的哪个接点上,就是所谓的单点接地。所谓的模拟地、数字地、大功率器件地分开,是指布线分开,而最后都汇聚到这个接地点上。与印制电路板以外的信号相连时,通常采用屏蔽电缆,一端接地为好。

  4.数字电流不宜流经模拟器件。在数字电路中,由于信号的频率较高地线呈较大阻抗,如果和不同电路共用一段地线。强能出现公共阻抗耦合问题。PCB板上要尽量分开数字电路与模拟电路,两者不要混用地线,宜分别与电源端相连。 5.如果印制电路板上有许多集成电路元件时,要将地线制成闭环路以明显提高噪声能力。因为集成电路元件受到接地线粗细的限制,会在地线上产生较大的电位差,引起抗噪声能力下降;若将地线接环路,会缩小电位差值,提高电子设备的抗噪声能力。

  6.高频电路不能采用分地线,而要用大面积公共地方法。

  (数字电路所有器件都只用一个数字地,模拟电路所有器件都只用一个模拟地,且这个数字地和模拟地是大面积的)

  PCB布线

  如图,高频电路采用这种分地线是错误的。这样连接,各地之间有导线阻抗,造成各地电位有漂移,高频时各地电位会相差很大,若是数字电路直接逻辑出错

  PCB布线

  这样连接,各地之间电位仍然几乎相等,若是数字系统不会逻辑出错。且最后公共的那个地要大面积

  7.高速电流不应流经低速电流。

  8.尽量避免地环路。

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