PCB板中EMC/EMI的设计技巧
引言
随着IC 器件集成度的提高、设备的逐步小型化和器件的速度愈来愈高,电子产品中的EMI问题也更加严重。从系统设备EMC /EMI设计的观点来看,在设备的PCB设计阶段处理好EMC/EMI问题,是使系统设备达到电磁兼容标准最有效、成本最低的手段。本文介绍数字电路PCB设计中的EMI控制技术。
1 EMI的产生及抑制原理
EMI的产生是由于电磁干扰源通过耦合路径将能量传递给敏感系统造成的。它包括经由导线或公共地线的传导、通过空间辐射或通过近场耦合三种基本形式。EMI的危害表现为降低传输信号质量,对电路或设备造成干扰甚至破坏,使设备不能满足电磁兼容标准所规定的技术指标要求。
为抑制EMI,数字电路的EMI设计应按下列原则进行:
●根据相关EMC/EMI技术规范,将指标分解到单板电路,分级控制。
●从EMI的三要素即干扰源、能量耦合途径和敏感系统这三个方面来控制,使电路有平坦的频响,保证电路正常、稳定工作。
●从设备前端设计入手,关注EMC/EMI设计,降低设计成本。
2 数字电路PCB的 EMI控制技术
在处理各种形式的EMI时,必须具体问题具体分析。在数字电路的PCB设计中,可以从下列几个方面进行EMI控制。
2.1 器件选型
在进行EMI设计时,首先要考虑选用器件的速率。任何电路,如果把上升时间为5ns的器件换成上升时间为2.5ns的器件,EMI会提高约4倍。EMI的辐射强度与频率的平方成正比,最高EMI频率(fknee)也称为EMI发射带宽,它是信号上升时间而不是信号频率的函数:fknee =0.35/Tr (其中Tr为器件的信号上升时间)
这种辐射型EMI的频率范围为30MHz到几个GHz,在这个频段上,波长很短,电路板上即使非常短的布线也可能成为发射天线。当EMI较高时,电路容易丧失正常的功能。因此,在器件选型上,在保证电路性能要求的前提下,应尽量使用低速芯片,采用合适的驱动/接收电路。另外,由于器件的引线管脚都具有寄生
电感和寄生电容,因此在高速设计中,器件封装形式对信号的影响也是不可忽视的,因为它也是产生EMI辐射的重要因素。一般地,贴片器件的寄生参数小于插装器件,BGA 封装的寄生参数小于QFP 封装。
2.2 连接器的选择与信号端子定义
连接器是高速信号传输的关键环节,也是易产生EMI的薄弱环节。在连接器的端子设计上可多安排地针,减小信号与地的间距,减小连接器中产生辐射的有效信号环路面积,提供低阻抗回流通路。必要时,要考虑将一些关键信号用地针隔离。
2.3 叠层设计
在成本许可的前提下,增加地线层数量,将信号层紧邻地平面层可以减少EMI辐射。对于高速PCB,电源层和地线层紧邻耦合,可降低电源阻抗,从而降低EMI。
2.4 布局
根据信号电流流向,进行合理的布局,可减小信号间的干扰。合理布局是控制EMI的关键。布局的基本原则是:
●模拟信号易受数字信号的干扰,模拟电路应与数字电路隔开;
●时钟线是主要的干扰和辐射源,要远离敏感电路,并使时钟走线最短;
●大电流、大功耗电路尽量避免布置在板中心区域,同时应考虑散热和辐射的影响;
●连接器尽量安排在板的一边,并远离高频电路;
●输入/输出电路靠近相应连接器,去耦电容靠近相应电源管脚;
●充分考虑布局对电源分割的可行性,多电源器件要跨在电源分割区域边界布放,以有效降低平面分割对EMI的影响;
●回流平面(路径)不分割。
2.5 布线
●阻抗控制:高速信号线会呈现传输线的特性,需要进行阻抗控制,以避免信号的反射、过冲和振铃,降低EMI辐射。
●将信号进行分类,按照不同信号(模拟信号、时钟信号、I/O信号、总线、电源等)的EMI辐射强度及敏感程度,使干扰源与敏感系统尽可能分离,减小耦
合。
●严格控制时钟信号(特别是高速时钟信号)的走线长度、过孔数、跨分割区、端接、布线层、回流路径等。
●信号环路,即信号流出至信号流入形成的回路,是PCB设计中EMI控制的关键,在布线时必须加以控制。要了解每一关键信号的流向,对于关键信号要靠近回流路径布线,确保其环路面积最小。
对低频信号,要使电流流经电阻最小的路径;对高频信号,要使高频电流流经电感最小的路径,而非电阻最小的路径(见图1)。对于差模辐射,EMI辐射强度(E)正比于电流、电流环路的面积以及频率的平方。(其中I是电流、A是环路面积、f是频率、r是到环路中心的距离,k为常数。)
因此当最小电感回流路径恰好在信号导线下面时,可以减小电流环路面积,从而减少EMI辐射能量。
●关键信号不得跨越分割区域。
●高速差分信号走线尽可能采用紧耦合方式。
●确保带状线、微带线及其参考平面符合要求。
●去耦电容的引出线应短而宽。
●所有信号走线应尽量远离板边缘。
●对于多点连接网络,选择合适的拓扑结构,以减小信号反射,降低EMI 辐射。
2.6 电源平面的分割处理
●电源层的分割
在一个主电源平面上有一个或多个子电源时,要保证各电源区域的连贯性及足够的铜箔宽度。分割线不必太宽,一般为20~50mil线宽即可,以减少缝隙辐射。
●地线层的分割
地平面层应保持完整性,避免分割。若必须分割,要区分数字地、模拟地和噪声地,并在出口处通过一个公共接地点与外部地相连。
为了减小电源的边缘辐射,电源/地平面应遵循20H设计原则,即地平面尺寸比电源平面尺寸大20H(见图2),这样边缘场辐射强度可下降70% 。
3 EMI的其它控制手段
3.1 电源系统设计
●设计低阻抗电源系统,确保在低于fknee频率范围内的电源分配系统的阻抗低于目标阻抗。
●使用滤波器,控制传导干扰。
●电源去耦。在EMI设计中,提供合理的去耦电容,能使芯片可靠工作,并降低电源中的高频噪声,减少EMI。由于导线电感及其它寄生参数的影响,电源及其供电导线响应速度慢,从而会使高速电路中驱动器所需要的瞬时电流不足。合理地设计旁路或去耦电容以及电源层的分布电容,能在电源响应之前,利用电容的储能作用迅速为器件提供电流。正确的电容去耦可以提供一个低阻抗电源路径,这是降低共模 EMI的关键。
3.2 接地
接地设计是减少整板EMI的关键。
●确定采用单点接地、多点接地或者混合接地方式。
●数字地、模拟地、噪声地要分开,并确定一个合适的公共接地点。
●双面板设计若无地线层,则合理设计地线网格很重要,应保证地线宽度》电源线宽度》信号线宽度。也可采用大面积铺地的方式,但要注意在同一层上的大面积地的连贯性要好。
●对于多层板设计,应确保有地平面层,减小共地阻抗。
3.3 串接阻尼电阻
在电路时序要求允许的前提下,抑制干扰源的基本技术是在关键信号输出端串入小阻值的电阻,通常采用22~33Ω的电阻。这些输出端串联小电阻能减慢上升/下降时间并能使过冲及下冲信号变得较平滑,从而减小输出波形的高频谐波幅度,达到有效地抑制EMI的目的。
3.4 屏蔽
●关键器件可以使用EMI屏蔽材料或屏蔽网。
●对关键信号的屏蔽,可以设计成带状线或在关键信号的两侧以地线相隔离。
3.5 扩频
扩展频谱(扩频)的方法是一种新的降低EMI的有效方法。扩展频谱是将信号进行调制,把信号能量扩展到一个比较宽的频率范围上。实际上,该方法是对时钟信号的一种受控的调制,这种方法不会明显增加时钟信号的抖动。实际应用证明扩展频谱技术是有效的,可以将辐射降低7到20dB。
3.6 EMI分析与测试
●仿真分析
完成PCB布线后,可以利用EM I仿真软件及专家系统进行仿真分析,模拟EMC/EMI环境,以评估产品是否满足相关电磁兼容标准要求。
●扫描测试
利用电磁辐射扫描仪,对装联并上电后的机盘扫描,得到PCB中电磁场分布图(如图3,图中红色、绿色、青白色区域表示电磁辐射能量由低到高),根据测试结果改进PCB设计。
4 小结
随着新的高速芯片的不断开发与应用,信号频率也越来越高,而承载它们的PCB板可能会越来越小。PCB设计将面临更加严峻的EMI挑战,唯有不断探索、不断创新,才能使PCB板的EMC /EMI设计取得成功。
第七章印制电路板的设计与制作 印制电路板PCB(PrintedCircuitBoard)简称为印制板,是安装电子元器件的载体,在电子设计竞赛中应用广泛。 印制电路板的设计工作主要分为原理图设计和印制电路板设计两部分。在掌握了原理图设计的基本方法后,可以进入印制电路板设计,学习印制电路板的设计方法。 完成印制电路板设计,需要设计者了解电路工作原理,清楚所使用的元器件实物,了解PCB板的基本设计规范,才能设计出适用的电路板。 第一节印制电路板设计的基础知识 1. 印制电路板的类型 一般来说,印制电路板材料是由基板和铜箔两部分组成的。基板可以分无机类基板和有机类基板两类。无机类基板有陶瓷板或瓷釉包覆钢基板,有机类基板采用玻璃纤维布、纤维纸等增强材料浸以酚醛树脂、环氧树脂、聚四氟乙烯等树脂黏合而成。铜箔经高温、高压敷在基板上,铜箔纯度大于99.8%,厚度约在18~105μm。 印制电路是在印制电路板材料上采用印刷法制成的导电电路图形,包括印制线路和印刷元件(采用印刷法在基材上制成的电路元件,如电容器、电感器等)。 根据印制电路的不同,可以将印制电路板分成单面印制板、双面印制板、多层印制板和性印制板。 (1)单面印制板仅在一面上有印制电路,设计较为简单,便于手工制作,适合复杂度和布线密度较低的电路使用,在电子设计竞赛中使用较多。 (2)双层印制板在印制板正反两面都有导电图形,用金属化孔或者金属导线使两面的导电图形连接起来。与单面印制板相比,双面印制板的设计更加复杂,布线密度也更高。在电于设计竞赛中,也可以手工制作。 (3)多层印制板是指由三层或三层以上导电图形构成的印制电路板,导体图形之间由绝缘层隔开,相互绝缘的各导电图形之间通过金属化孔实现导电连接。多层印制电路板可实现在单位面积上更复杂的导电连接,并大大提升了电子元器件装配和布线密度,叠层导电通路缩短了信号的传输距离,减小了元器件的焊接点,有效地降低了故障率,在各导电图形之间可以加入屏蔽层,有效地减小信号的干扰,提高整机的可靠性。多层印制板的制作需要专业厂商。 (4)软性印制板也称为柔性印制板或挠性印制板,是采用软性基材制成的印制电路板。特点是体积小,质量轻,可以折叠、卷缩和弯曲,常用于连接不同平面间的电路或
一、电路板设计的预先准备工作 1、绘制原理图,并且生成对应的网络表。已有了网络表情况下也可以不进行原理图的设计,直接进入PCB设计系统。 2、手工更改网络表将一些元件的固定用脚等原理图上没有的焊盘定义到与它相通的网络上。将一些原理图和PCB封装库中引脚名称不一致的器件引脚名称改成和PCB封装库中的一致,特别是二、三极管等。 二、画出自己定义的非标准器件的封装库 建议将自己所画的器件都放入一个自己建立的PCB 库专用设计文件。 三、设置PCB设计环境和绘制印刷电路的板框含中间的镂空等。 1、进入PCB系统后的第一步就是设置PCB设计环境,包括设置格点大小和类型,光标类型,板层参数,布线参数等等。大多数参数都可以用系统默认值,而且这些参数经过设置之后,符合个人的习惯,以后无须再去修改。 2、规划电路版,主要是确定电路板的边框,包括电路板的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上适当大小的焊盘。对于3mm 的螺丝可用6.5~8mm 的外径和3.2~3.5mm 内径的焊盘。 四、打开所有要用到的PCB 库文件后,调入网络表文件和修改零件封装 这一步是非常重要的一个环节,网络表是PCB自动布线的灵魂,也是原理图设计与电路版设计的接口,只有将网络表装入后,才能进行电路板的布线。 在原理图设计时,零件的封装可能被遗忘,但可以在引进网络表时根据设计情况来修改或补充零件的封装。 五、布置零件封装的位置,也称零件布局 Protel99可以进行自动布局,也可以进行手动布局。如果进行自动布局,运行"Tools"下面的"Auto Place",用这个命令,你需要有足够的耐心。布线的关键是布局,多数设计者采用手动布局的形式。用鼠标选中一个元件,按住鼠标左键不放,拖住这个元件到达目的地,放开左键,将该元件固定。Protel99在布局方面新增加了一些技巧。新的交互式布局选项包含自动选择和自动对齐。使用自动选择方式可以很快地收集相似封装的元件,然后旋转、展开和整理成组,就可以移动到板上所需位置上了。当简易的布局完成后,使用自动对齐方式整齐地展开或缩紧一组封装相似的元件。 注意:零件布局,应当从机械结构散热、电磁干扰、将来布线的方便性等方面综合考虑。先布置与机械尺寸有关的器件,并锁定这些器件,然后是大的占位置的器件和电路的核心元件,再是外围的小元件。 六、根据情况再作适当调整然后将全部器件锁定 假如板上空间允许则可在板上放上一些类似于实验板的布线区。对于大板子,应在中间多加固定螺丝孔。板上有重的器件或较大的接插件等受力器件边上也应加固定螺丝孔,有需要的话可在适当位置放上一些测试用焊盘,最好在原理图中就加上。将过小的焊盘过孔改大,将所有固定螺丝孔焊盘的网络定义到地或保护地等。 放好后用VIEW3D 功能察看一下实际效果,存盘。
[讨论]今天终于弄懂了PCB高速电路板设计的方法和技巧受益匪浅啊 电容, 最大功率, 技巧 高速电路设计技术阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配,并且得到最大功率输出的一种工作状态。高速PCB布线时,为了防止信号的反射,要求线路的阻抗为50Ω。这是个大约的数字,一般规定同轴电缆基带50Ω,频带75Ω,对绞线则为100Ω,只是取整数而已,为了匹配方便。根据具体的电路分析采用并行AC端接,使用电阻和电容网络作为端接阻抗,端接电阻R要小于等于传输线阻抗Z0,电容C必须大于100pF,推荐使用0.1UF的多层陶瓷电容。电容有阻低频、通高频的作用,因此电阻R不是驱动源的直流负载,故这种端接方式无任何直流功耗。 串扰是指当信号在传输线上传播时,因电磁耦合对相邻的传输线产生不期望的电压噪声干扰。耦合分为容性耦合和感性耦合,过大的串扰可能引起电路的误触发,导致系统无法正常工作。根据串扰的一些特性,可以归纳出几种减小串扰的方法: 1、加大线间距,减小平行长度,必要时采用jog 方式布线。 2、高速信号线在满足条件的情况下,加入端接匹配可以减小或消除反射,从而减小串扰。 3、对于微带传输线和带状传输线,将走线高度限制在高于地线平面范围要求以内,可以显著减小串扰。 4、在布线空间允许的条件下,在串扰较严重的两条线之间插入一条地线,可以起到隔离的作用,从而减小串扰。传统的PCB设计由于缺乏高速分析和仿真指导,信号的质量无法得到保证,而且大部分问题必须等到制版测试后才能发现。这大大降低了设计的效率,提高了成本,在激烈的市场竞争下显然是不利的。于是针对高速PCB设计,业界人士提出了一种新的设计思路,成为“自上而下”的设计方法,经过多方面的方针分析和优化,避免了绝大部分可能产生的问题,节省了大量的时间,确保满足工程预算,产生高质量的印制板,避免繁琐而高耗的测试检错等。利用差分线传输数字信号就是高速数字电路中控制破坏信号完整性因素的一项有效措施。在印制电路板(PCB抄板)上的差分线,等效于工作在准TEM模的差分的微波集成传输线对。其中,位于PCB顶层或底层的差分线等效于耦合微带线,位于多层PCB内层的差分线,等效于宽边耦合带状线。数字信号在差分线上传输时是奇模传输方式,即正负两路信号的相位差是180,而噪声以共模的方式在一对差分线上耦合出现,在接受器中正负两路的电压或电流相减,从而可以获得信号消除共模噪声。而差分线对的低压幅或电流驱动输出实现了高速集成低功耗的要求。
首先打开"Altium Designer Summer 09 "下图为软件初始界面 新建pcb 工程 Clrf+ ^ ■cia cuiBr±.-v wcrinjnr 」CA HB mcdv iKC-rt* til .1 cs*^e*w?st aTAJIwm DetijtHi 1 冲呻 i 朱从存 矶崛艸?■如和*科 !r*^5* yptfe-s >?iJ KXCJS 4I SuPMJftln?rr^i 何 Hills 眄fl ? ** 戶* Ah-ffl BnrniM 4*1 ph g aarili 丄
建好之后在新建原理图编辑 注意:文件名要保持一致(可以通过点击另存为改名,后缀用默认的就可以了,千万别改) 上图为原理图编辑界面 F 图为设计好的电路原理图 Ejt w W ■輕 玄十 决叫?^4?p+ff Kw 叭書A3 Qpe*- Hiqjpct. -MM MH F 4UM£-H Gpe*^ C^u* K>_R. *吃弾 ■ 迥efvuAc ! Vou ?re hot 9^r#d tn 1* 51J'J!hMR I GR^ Q CKUIKK OebiM* UnfcFit - !>?¥ 1 fiftK ■ E.HLAdrii
P C B电路板设计注意 事项
作为一个电子工程师设计电路是一项必备的硬功夫,但是原理设计再完美,如果电路板设计不合理性能将大打折扣,严重时甚至不能正常工作。根据我的经验,我总结出以下一些PCB设计中应该注意的地方,希望能对您有所启示。 不管用什么软件,PCB设计有个大致的程序,按顺序来会省时省力,因此我将按制作流程来介绍一下。(由于protel界面风格与windows视窗接近,操作习惯也相近,且有强大的仿真功能,使用的人比较多,将以此软件作说明。) 原理图设计是前期准备工作,经常见到初学者为了省事直接就去画PCB板了,这样将得不偿失,对简单的板子,如果熟练流程,不妨可以跳过。但是对于初学者一定要按流程来,这样一方面可以养成良好的习惯,另一方面对复杂的电路也只有这样才能避免出错。 在画原理图时,层次设计时要注意各个文件最后要连接为一个整体,这同样对以后的工作有重要意义。由于,软件的差别有些软件会出现看似相连实际未连(电气性能上)的情况。如果不用相关检测工具检测,万一出了问题,等板子做好了才发现就晚了。因此一再强调按顺序来做的重要性,希望引起大家的注意。 原理图是根据设计的项目来的,只要电性连接正确没什么好说的。下面我们重点讨论一下具体的制板程序中的问题。 l、制作物理边框 封闭的物理边框对以后的元件布局、走线来说是个基本平台,也对自动布局起着约束作用,否则,从原理图过来的元件会不知所措的。但这里一定要注意精确,否则以后出现安装问题麻烦可就大了。还有就是拐角地方最好用圆弧,一方面可以避免尖角划伤工人,同时又可以减轻应力作用。以前我的一个产品老是在运输过程中有个别机器出现面壳PCB板断裂的情况,改用圆弧后就好了。 2、元件和网络的引入 把元件和网络引人画好的边框中应该很简单,但是这里往往会出问题,一定要细心地按提示的错误逐个解决,不然后面要费更大的力气。这里的问题一般来说有以下一些:元件的封装形式找不到,元件网络问题,有未使用的元件或管脚,对照提示这些问题可以很快搞定的。 3、元件的布局 元件的布局与走线对产品的寿命、稳定性、电磁兼容都有很大的影响,是应该特别注意的地方。一般来说应该有以下一些原则: 3.l放置顺序 先放置与结构有关的固定位置的元器件,如电源插座、指示灯、开关、连接件之类,这些器件放置好后用软件的LOCK功能将其锁定,使之以后不会被误移动。再放置线路上的特殊元件和大的元器件,如发热元件、变压器、IC等。最后放置小器件。 3.2注意散热
印制电路板的设计 摘要:本文介绍了印制电路板设计的基本原则、方法和要求,对电磁兼容设计有一定的作用。 关键字:印制电路板,电磁兼容, 布局,布线 A bs t ra ct:The pa pe r int ro du ces t he p r in c ip les, me tho ds an d req u ir e men ts fo r p r ing ed bo a rd d es ign,w h ich may b e o f h e lp fo r e lct ro ma gn et is m Co mp a t ib ility d es ign. K e y wo rd:P r int ed boa r d, Elc t ro ma gn et is m c o mp at ib ility,La you t, W ir ing 1引言 随着电子技术的快速发展,印制电路板广泛应用于各个领域,目前几乎所有的电子设备中都包含相应的印制电路板。为保证电子设备正常工作,减少相互间的电磁干扰,降低电磁污染对人类及生态环境的不利影响,电磁兼容设计不容忽视。本文介绍了印制电路板的设计方法和技巧。 在印制电路板的设计中,元器件布局和电路连接的布线是关键的两个环节。来源:大比特半导体器件网 2布局 布局,是把电路器件放在印制电路板布线区内。布局是否合理不仅影响后面的布线工作,而且对整个电路板的性能也有重要影响。在保证电路功能和性能指标后,要满足工艺性、检测和维修方面的要求,元件应均匀、整齐、紧凑布放在P CB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接,以得到均匀的组装密度。 2.1电气性能 ⑴信号通畅 按电路流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,输入和输出信号、高电平和低电平部分尽可能不交叉,信号传输路线最短。 ⑵功能区分 元器件的位置应按电源电压、数字及模拟电路、速度快慢、电流大小等进行分组,以免相互干扰。来源:大比特半导体器件网 电路板上同时安装数字电路和模拟电路时,两种电路的地线和供电系统完全分开,有条件时将数字电路和模拟电路安排在不同层内。电路板上需要布置快速、中速和低速逻辑电路时,应安放在紧靠连接器范围内;而低速逻辑和存储器,应安放在远离连接器范围内。这样,有利于减小共阻抗耦合、辐射和交扰的减小。时钟电路和高频电路是主要的骚扰辐射源,一定要单独安排,远离敏感电路。 ⑶热磁兼顾 发热元件与热敏元件尽可能远离,要考虑电磁兼容的影响。 2.2工艺性 ⑴层面
目录 1印制线路板(PCB)说明 .................................................................................................................... 错误!未定义书签。 1.1印制线路板定义 ........................................................................................................................... 错误!未定义书签。 1.2印制线路板基本组成 ................................................................................................................... 错误!未定义书签。 1.3印制线路板分类 ........................................................................................................................... 错误!未定义书签。2原理图入口条件 .................................................................................................................................... 错误!未定义书签。3原理图的使用 ........................................................................................................................................ 错误!未定义书签。4结构图入口条件(游) ........................................................................................................................ 错误!未定义书签。5结构图的使用 ........................................................................................................................................ 错误!未定义书签。6电路分类 ................................................................................................................................................ 错误!未定义书签。 6.1从安规角度分类 ........................................................................................................................... 错误!未定义书签。 6.2布局设计要求 ............................................................................................................................... 错误!未定义书签。 6.3各类电路距离要求 ....................................................................................................................... 错误!未定义书签。 6.4其他要求 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。7规则设置 ................................................................................................................................................ 错误!未定义书签。 7.1规则分类 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.2基本设置 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.3特殊区域 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.4电源、地信号设置 ....................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.5时钟信号设置 ............................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.6差分线的设置 ............................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.7等长规则 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.8最大过孔数目规则 ....................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.9拓扑规则 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.10其他设置 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。8安规、EMC ........................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.1PCB板接口电源的EMC设计 .................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.2板内模拟电源的设计 ................................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.3关键芯片的电源设计 ................................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.4普通电路布局EMC设计要求..................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.5接口电路的EMC设计要求......................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.6时钟电路的EMC设计要求......................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.7其他特殊电路的EMC设计要求................................................................................................. 错误!未定义书签。 8.8其他EMC设计要求..................................................................................................................... 错误!未定义书签。9DFX设计 ............................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 9.1空焊盘(DUMMY PAD)................................................................................................................ 错误!未定义书签。 9.20402阻容器件的应用条件 .......................................................................................................... 错误!未定义书签。10孔(结构) ........................................................................................................................................ 错误!未定义书签。
PCB设计步骤 一、电路版设计的先期工作 1、利用原理图设计工具绘制原理图,并且生成对应的网络表。当然,有些特殊情况下,如电路版比较简单,已经有了网络表等情况下也可以不进行原理图的设计,直接进入PCB设计系统,在PCB设计系统中,可以直接取用零件封装,人工生成网络表。 2、手工更改网络表将一些元件的固定用脚等原理图上没有的焊盘定义到与它相通的网络上,没任何物理连接的可定义到地或保护地等。将一些原理图和PCB封装库中引脚名称不一致的器件引脚名称改成和PCB封装库中的一致,特别是二、三极管等。 二、画出自己定义的非标准器件的封装库 建议将自己所画的器件都放入一个自己建立的PCB库专用设计文件。 三、设置PCB设计环境和绘制印刷电路的版框含中间的镂空等 1、进入PCB系统后的第一步就是设置PCB设计环境,包括设置格点大小和类型,光标类型,版层参数,布线参数等等。大多数参数都可以用系统默认值,而且这些参数经过设置之后,符合个人的习惯,以后无须再去修改。 2、规划电路版,主要是确定电路版的边框,包括电路版的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上适当大小的焊盘。对于3mm的螺丝可用6.5~8mm的外径和3.2~3.5mm内径的焊盘对于标准板可从其它板或PCB izard中调入。 注意:在绘制电路版地边框前,一定要将当前层设置成Keep Out层,即禁止布线层。 四、打开所有要用到的PCB库文件后,调入网络表文件和修改零件封装 这一步是非常重要的一个环节,网络表是PCB自动布线的灵魂,也是原理图设计与印象电路版设计的接口,只有将网络表装入后,才能进行电路版的布线。 在原理图设计的过程中,ERC检查不会涉及到零件的封装问题。因此,原理图设计时,零件的封装可能被遗忘,在引进网络表时可以根据设计情况来修改或补充零件的封装。 当然,可以直接在PCB内人工生成网络表,并且指定零件封装。 五、布置零件封装的位置,也称零件布局 Protel99可以进行自动布局,也可以进行手动布局。如果进行自动布局,运行"Tools"下面的"Auto Place",用这个命令,你需要有足够的耐心。布线的关键是布局,多数设计者采用手动布局的形式。用鼠标选中一个元件,按住鼠标左键不放,拖住这个元件到达目的地,放开左键,将该元件固定。Protel99在布局方面新增加了一些技巧。新的交互式布局选项包含自动
RF电路板分区设计的5个要点详细概述 射频(RF)电路板设计虽然在理论上还有很多不确定性,但RF电路板设计还是有许多可以遵循的法则。不过,在实际设计时,真正实用的技巧是当这些法则因各种限制而无法实施时,如何对它们进行折衷处理,本文将集中探讨与RF电路板分区设计有关的各种问题。 01 微过孔的种类 电路板上不同性质的电路必须分隔,但是又要在不产生电磁干扰的最佳情况下连接,这就需要用到微过孔(microvia)。通常微过孔直径为0.05mm~0.20mm,这些过孔一般分为三类,即盲孔(blind via)、埋孔(bury via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面,具有一定深度,用于表层线路和下面的内层线路的连接,孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔,它不会延伸到线路板的表面。上述两类孔都位于线路板的内层,层压前利用通孔成型制程完成,在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。第三种称为通孔,这种孔穿过整个线路板,可用于实现内部互连或作为组件的黏着定位孔。 02 采用分区技巧 在设计RF电路板时,应尽可能把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔离开来,简单的说,就是让高功率RF发射电路远离低噪音接收电路。如果PCB板上有很多空间,那么可以很容易地做到这一点。但通常零组件很多时,PCB制造空间就会变的很小,因此这是很难达到的。可以把它们放在PCB板的两面,或者让它们交替工作,而不是同时工作。高功率电路有时还可包括RF缓冲器(buffer)和压控振荡器(VCO)。 设计分区可以分成实体分区(physical partitioning)和电气分区(Electrical partitioning)。实体分区主要涉及零组件布局、方位和屏蔽等问题;电气分区可以继续分成电源分配、RF 走线、敏感电路和信号、接地等分区。
硬件电路板设计规范(总36 页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除
0目录 0目录............................................... 错误!未定义书签。
1概述............................................... 错误!未定义书签。 适用范围............................................ 错误!未定义书签。 参考标准或资料 ...................................... 错误!未定义书签。 目的................................................ 错误!未定义书签。2PCB设计任务的受理和计划............................ 错误!未定义书签。 PCB设计任务的受理................................... 错误!未定义书签。 理解设计要求并制定设计计划 .......................... 错误!未定义书签。3规范内容........................................... 错误!未定义书签。 基本术语定义........................................ 错误!未定义书签。 PCB板材要求: ....................................... 错误!未定义书签。 元件库制作要求 ...................................... 错误!未定义书签。 原理图元件库管理规范:......................... 错误!未定义书签。 PCB封装库管理规范............................. 错误!未定义书签。 原理图绘制规范 ...................................... 错误!未定义书签。 PCB设计前的准备..................................... 错误!未定义书签。 创建网络表..................................... 错误!未定义书签。 创建PCB板..................................... 错误!未定义书签。 布局规范............................................ 错误!未定义书签。 布局操作的基本原则............................. 错误!未定义书签。 热设计要求..................................... 错误!未定义书签。 基本布局具体要求............................... 错误!未定义书签。 布线要求............................................ 错误!未定义书签。 布线基本要求................................... 错误!未定义书签。 安规要求....................................... 错误!未定义书签。 丝印要求............................................ 错误!未定义书签。 可测试性要求........................................ 错误!未定义书签。 PCB成板要求......................................... 错误!未定义书签。
PCB从单层发展到双面、多层和挠性,并且仍旧保持着各自的发展趋势。由于不断地向高精度、高密度和高可靠性方向发展,不断缩小体积、减少成本、提高性能,使得印刷板在未来设备的发展工程中,仍然保持着强大的生命力。那么PCB是如何设计的呢?看完以下七大步骤就懂啦! 1、前期准备 包括准备元件库和原理图。在进行PCB设计之前,首先要准备好原理图SCH 元件库和PCB元件封装库。PCB元件封装库最好是工程师根据所选器件的标准尺寸资料建立。原则上先建立PC的元件封装库,再建立原理图SCH元件库PCB元件封装库要求较高,它直接影响PCB的安装;原理图SCH元件库要求相对宽松,但要注意定义好管脚属性和与PCB元件封装库的对应关系。 2、PCB结构设计 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 板框,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。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)。 3、PCB布局设计 布局设计即是在PCB板框内按照设计要求摆放器件。在原理图工具中生成
网络表(Design→Create Netlist),之后在PCB软件中导入网络表(Design →Import Netlist)。网络表导入成功后会存在于软件后台,通过Placement操作可以将所有器件调出、各管脚之间有飞线提示连接,这时就可以对器件进行布局设计了。 PCB布局设计是PCB整个设计流程中的重要工序,越复杂的PCB板,布局的好坏越能直接影响到后期布线的实现难易程度。布局设计依靠电路板设计师的电路基础功底与设计经验丰富程度,对电路板设计师属于较高的要求。初级电路板设计师经验尚浅、适合小模块布局设计或整板难度较低的PCB布局设计任务。 4、PCB布线设计 PCB布线设计是整个PCB设计中工作量大的工序,直接影响着PCB板的性能好坏。在PCB的设计过程中,布线一般有三种境界:首先是布通,这是PCB 设计的基本的入门要求;其次是电气性能的满足,这是衡量一块PCB板是否合格的标准,在线路布通之后,认真调整布线、使其能达到好的电气性能;再次是整齐美观,杂乱无章的布线、即使电气性能过关也会给后期改板优化及测试与维修带来极大不便,布线要求整齐划一,不能纵横交错毫无章法。
自制电路板最常用的五种方法比较 1、描绘法是制作电路板所需要工具最少,制作过程最简单的一种方法。但精度不是很高 2、感光板法制作较简单,特别是大面积接地线条时更能显示出优势。精度较高。但制作细线条时曝光需要经验。 3、感光干膜法这种方法比起感光板法在成本上占有一定的优势,比起热转印法在制作电路质量上有一定的优势。但她的缺点是操作上有一定的难度,不象热转印法和感光板法那样简单。因此到低选用那种方法还应该根据您自己的感觉。 4、热转印法制作较简单,特别是细线条时更能显示出优势,制作精度很大程度取决于设备,与人操作熟练程序基本上无关。初学者也能制作出精美的线路板。但需要激光打印机,对于大面积接地线条往往会有一些不足。 5、丝网印法制作相对复杂,对操作者的熟练程度有很大关系,特别是制版时的曝光控制很是关键,但对细线条和大面积接地线均能很好的表现。特别是在大批量生产时更能显示出她的优势。如果只需要制作几张线路板您会觉得这种方法很麻烦,但当您需要制作几百张几千张线路板时,那么您非选她不可。
四种自制电路板中所用到的所有工具、耗材 1 电路板用刻刀可以使用此刻刀直接进行电路板的雕刻,但最多的还是用于电路板的修版。 2 感光板在感光板法制作电路板中最主要的材料之一。在此法制作电路板比较方便,一般是先在电脑中画好PCB图,然后用激光打印机将PCB图打印在制版膜上(可用丝网法的制版膜)。然后贴在感光板上,在日光或日光灯下进行曝光。只要曝光时间控制得好,制作的效果是相当理想的。 3 显影剂经过曝光的感光板还需要放到显影剂中进行显影,以形成一层与PCB图相对应的保护膜。 4 热转印纸此法制作电路板操作上很简单,但对于制作0.2mm以下的线条较为困难,容易断线,另外对于大面积接地部分也存在不足。如果您不受这两种情况的限制,则选择此法制作将是最方便的。此法最适合做试样、样品。 用电脑将线路图画好,再通过激光打印机将图直接打印到热转印纸上。 5 热转印机取一张已清洗的敷铜板,再将刚刚打印下来的热转印纸将打印面贴向敷铜板。然后放入热转印 机进行转印。转印完毕掀开热转印纸即可看到激光打印机打印的碳粉已转移到敷铜板上。 6 极细油性记号笔由于敷铜板的不平整、打印机打印热转纸时断线、以及操作上的种种,都可能导致热转印完毕 后发现一些线条断了。此时只要用此极断油性记号笔进行修补、描绘一下,使线条重新连?/P> 7 三氯化铁热转印、补线完毕,还需要通过三氯化铁腐蚀,后期的打孔一张电路板就制成了。 8 制版胶片此法最大的优点是可以大批量生产,并且制作效果好,可以做到0.1mm以下线条,且不易断线、成本极少。缺点需要制版、印刷、操作工序多,化时较长。适合需要批量生产、高精度制作电路板的人员。 用电脑画好PCB图后通过激光打印机将PCB图打印到制版胶片上。 9 120目丝网架 420目丝网架如果您的PCB图需要印刷字符则制版用的丝网架就采用120目的。 如果您是制作线路板的,为了线路的精美,选用420目丝网架。 10 感光胶丝网印刷制版的必备器,感光胶受光照后固化,没有受光照的仍然是液态。固化于丝网架上后 用水冲也冲不掉,液态的感光胶用水一冲就走,于是就在固化与未固化之间就制成了版。 11 重铬酸铵感光胶在不加重铬酸铵时固化的速度很快,几天也不会固化,加了一点点重铬酸铵后几分钟就 固化。因此在实际使用时感光胶必须配合重铬酸铵使用。 12 铝制固定架 铁制固定架在将印刷油墨印刷到敷铜板上是往往需要将丝网架固定到活动的工作台上。这里有钻制的和铁制的固定架可选。 13 不锈铜刮刀将感光胶涂布到丝网上一般使用此刮刀。此刮刀可使用涂布均匀。但使用时需要小心以免划破 丝网。
印制电路板的设计与制作 本章主要介绍印制电路板的元件布局及布线原则;应用PROTEL设计印制电路板的基本步骤及设计示例;印制电路板的手工制作与专业制作的方法,并以实验室常用的VP?108K电路板制作系统为例,介绍了PCB的制作步骤与方法。章末附有印制电路板的设计与制作训练。 现代印制电路板(简称PCB,以下PCB即指印制电路板)的设计大多使用电脑专业设计软件进行,PCB的制作也是通过专业制作厂家完成的。因此,大批量的PCB生产常常是用户自己设计好印制板,将文档资料交给印制板生产厂家,由其完成PCB板的制 出的印制板文档可以广泛地被各专业印制板生产厂家所接受。因此本章首先介绍使用PROTEL进行印制板设计的一般步骤,给出一个设计示例,然后简单介绍手工制作印制板的一般方法,最后介绍适合于实验室的印制电路板制作设备VP?108K。 印制电路板的设计原则 印制电路板的设计是一项很重要的工艺环节,若设计不当,会直接影响整机的电路性能,也直接影响整机的质量水平。它是电子装配人员学习电子技术和制作电子装置的基本功之一,是实践性十分强的技术工作。 印制电路板的设计是根据电路原理图进行的,所以必须研究电路中各元件的排列,确定它们在印制电路板上的最佳位置。在确定元件
的位置时,还应考虑各元件的尺寸、质量、物理结构、放置方式、电气连接关系、散热及抗电磁干扰的能力等因素。可先草拟几种方案,经比较后确定最佳方案,并按正确比例画出设计图样。画图在早期主要靠手工完成,十分繁琐,目前大多用计算机完成,但前述的设计原则既可适用于手工画图设计,也可适用于计算机设计。 对于印制电路板来说,一般情况下,总是将元件放在一面,我们把放置元件的一面称为元件面。印制板的另一面用于布置印制导线(对于双面板,元件面也要放置导线)和进行焊接,我们把布置导线的这一面叫做印制面或焊接面。如果电路较复杂,元件面和焊接面容不下所有的导线,就要做成多面板。在元件面和焊接面的中间设置层面,用于放置导线,这样的层面我们称之为内部层或中间层。中间层如果是专门用于放置电源导线的,又称做电源层或地线层。如果是用于放置传递电路信号的导线的,叫做中间信号层。多面板的元件面、焊接面要和中间层连通,靠印制电路板上的金属化孔完成,这种金属化孔叫通孔(Via)。 1. 要将一定数量的元件按原理图中的电气连接关系安装在印制电路板上,必须事先知道各元件的安装数据,以便元件布局。一般采用下述方法确定元件的安装数据。 (1)设计者提供元件正确的安装资料。 (2)若没有提供元件安装数据,应通过元件型号查手册找出元件的安装数据。