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PCB板圖設計的基本原則以及注意事項
2017-7-31 11:16:08   作者:開心的歲月   人氣:5981

  一臺性能優良的儀器,除選擇高質量的元器件,合理的電路外,印刷線路板的組件布局和電氣聯機方向的正確結構PCB設計是決定儀器能否可靠工作的一個關鍵問題,對同一種組件和參數的電路,由于組件布局PCB設計和電氣聯機方向的不同會產生不同的結果,其結果可能存在很大的差異。因而,必須把如何正確PCB設計印刷線路板組件布局的結構和正確選擇布線方向及整體儀器的工藝結構三方面聯合起來考慮,合理的工藝結構,既可消除因布線不當而產生的噪聲干擾,同時便于生產中的安裝、調試與檢修等。

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  下面我們針對上述問題進行討論,由于優良“結構”沒有一個嚴格的“定義”和“模式”,因而下面討論,只起拋磚引玉的作用,僅供參考。每一種儀器的結構必須根據具體要求(電氣性能、整機結構安裝及面板布局等要求),采取相應的結構PCB設計方案,并對幾種可行PCB設計方案進行比較和反復修改。

  

  PCB板電源、地總線的布線結構選擇----系統結構:模擬電路和數字電路在組件布局圖的PCB設計和布線方法上有許多相同和不同之處。模擬電路中,由于放大器的存在,由布線產生的極小噪聲電壓,都會引起輸出信號的嚴重失真,在數字電路中,TTL噪聲容限為0.4V~0.6V,CMOS噪聲容限為Vcc的0.3~0.45倍,故數字電路具有較強的抗干擾的能力。

  

  良好的電源和地總線方式的合理選擇是儀器可靠工作的重要保證,相當多的干擾源是通過電源和地總線產生的,其中地線引起的噪聲干擾最大。

  

  一、PCB板圖設計的基本原則要求

  

  1.PCB板的PCB設計,從確定板的尺寸大小開始,PCB板的尺寸因受機箱外殼大小限制,以能恰好安放入外殼內為宜,其次,應考慮PCB板與外接元器件(主要是電位器、插口或另外PCB板)的連接方式。PCB板與外接組件一般是通過塑料導線或金屬隔離線進行連接。但有時也PCB設計成插座形式。即:在設備內安裝一個插入式PCB板要留出充當插口的接觸位置。

  

  對于安裝在PCB板上的較大的組件,要加金屬附件固定,以提高耐振、耐沖擊性能。

  

  2.布線圖PCB設計的基本方法

  

  首先需要對所選用組件器及各種插座的規格、尺寸、面積等有完全的了解;對各部件的位置安排作合理的、仔細的考慮,主要是從電磁場兼容性、抗干擾的角度,走線短,交叉少,電源,地的路徑及去耦等方面考慮。各部件位置定出后,就是各部件的聯機,按照電路圖連接有關引腳,完成的方法有多種,印刷線路圖的PCB設計有計算機輔助PCB設計與手工PCB設計方法兩種。

  

  最原始的是手工排列布圖。這比較費事,往往要反復幾次,才能最后完成,這在沒有其它繪圖設備時也可以,這種手工排列布圖方法對剛學習PCB板圖設計者來說也是很有幫助的。計算機輔助制圖,現在有多種繪圖軟件,功能各異,但總的說來,繪制、修改較方便,并且可以存盤貯存和打印。

  

  接著,確定PCB板所需的尺寸,并按原理圖,將各個元器件位置初步確定下來,然后經過不斷調整使布局更加合理,PCB板中各組件之間的接線安排方式如下:

  

  (1)印刷電路中不允許有交叉電路,對于可能交叉的線條,可以用“鉆”、“繞”兩種辦法解決。即,讓某引線從別的電阻、電容、三極管腳下的空隙處“鉆”過去,或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過去,在特殊情況下如何電路很復雜,為簡化PCB設計也允許用導線跨接,解決交叉電路問題。

  

  (2)電阻、二極管、管狀電容器等組件有“立式”,“臥式”兩種安裝方式。立式指的是組件體垂直于電路板安裝、焊接,其優點是節省空間,臥式指的是組件體平行并緊貼于電路板安裝,焊接,其優點是組件安裝的機械強度較好。這兩種不同的安裝組件,PCB板上的組件孔距是不一樣的。

  

  (3)同一級電路的接地點應盡量靠近,并且本級電路的電源濾波電容也應接在該級接地點上。特別是本級晶體管基極、發射極的接地點不能離得太遠,否則因兩個接地點間的銅箔太長會引起干擾與自激,采用這樣“一點接地法”的電路,工作較穩定,不易自激。

  

  (4)總地線必須嚴格按高頻-中頻-低頻一級級地按弱電到強電的順序排列原則,切不可隨便翻來復去亂接,級與級間寧肯可接線長點,也要遵守這一規定。特別是變頻頭、再生頭、調頻頭的接地線安排要求更為嚴格,如有不當就會產生自激以致無法工作。

  

  調頻頭等高頻電路常采用大面積包圍式地線,以保證有良好的屏蔽效果。

  

  (5)強電流引線(公共地線,功放電源引線等)應盡可能寬些,以降低布線電阻及其電壓降,可減小寄生耦合而產生的自激。

  

  (6)阻抗高的走線盡量短,阻抗低的走線可長一些,因為阻抗高的走線容易發笛和吸收信號,引起電路不穩定。電源線、地線、無反饋組件的基極走線、發射極引線等均屬低阻抗走線,射極跟隨器的基極走線、收錄機兩個聲道的地線必須分開,各自成一路,一直到功效末端再合起來,如兩路地線連來連去,極易產生串音,使分離度下降。

  

  二、PCB板圖設計中應注意下列幾點

  

  1.布線方向:從焊接面看,組件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致,布線方向最好與電路圖走線方向相一致,因生產過程中通常需要在焊接面進行各種參數的檢測,故這樣做便于生產中的檢查,調試及檢修(注:指在滿足電路性能及整機安裝與面板布局要求的前提下)。

  

  2.各組件排列,分布要合理和均勻,力求整齊,美觀,結構嚴謹的工藝要求。

  

  3.電阻,二極管的放置方式:分為平放與豎放兩種:

  

  (1)平放:當電路組件數量不多,而且電路板尺寸較大的情況下,一般是采用平放較好;對于1/4W以下的電阻平放時,兩個焊盤間的距離一般取4/10英寸,1/2W的電阻平放時,兩焊盤的間距一般取5/10英寸;二極管平放時,1N400X系列整流管,一般取3/10英寸;1N540X系列整流管,一般取4~5/10英寸。

  

  (2)豎放:當電路組件數較多,而且電路板尺寸不大的情況下,一般是采用豎放,豎放時兩個焊盤的間距一般取1~2/10英寸。

  

  4.電位器:IC座的放置原則

  

  (1)電位器:在穩壓器中用來調節輸出電壓,故PCB設計電位器應滿中順時針調節時輸出電壓升高,反時針調節器節時輸出電壓降低;在可調恒流充電器中電位器用來調節充電電流折大小,PCB設計電位器時應滿中順時針調節時,電流增大。

  

  電位器安放位軒應當滿中整機結構安裝及面板布局的要求,因此應盡可能放軒在板的邊緣,旋轉柄朝外。

  

  (2)IC座:設計PCB板圖時,在使用IC座的場合下,一定要特別注意IC座上定位槽放置的方位是否正確,并注意各個IC腳位是否正確,例如第1腳只能位于IC座的右下角線或者左上角,而且緊靠定位槽(從焊接面看)。

  

  5.進出接線端布置

  

  (1)相關聯的兩引線端不要距離太大,一般為2~3/10英寸左右較合適。

  

  (2)進出線端盡可能集中在1至2個側面,不要太過離散。

  

  6.PCB設計布線圖時要注意管腳排列順序,組件腳間距要合理。

  

  7.在保證電路性能要求的前提下,PCB設計時應力求走線合理,少用外接跨線,并按一定順充要求走線,力求直觀,便于安裝,高度和檢修。

  

  8.PCB設計布線圖時走線盡量少拐彎,力求線條簡單明了。

  

  9.布線條寬窄和線條間距要適中,電容器兩焊盤間距應盡可能與電容引線腳的間距相符;

  

  10.PCB設計應按一定順序方向進行,例如可以由左往右和由上而下的順序進行。


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