PCB設(shè)計(jì)要注意的問(wèn)題

 作為一個(gè)電子工程師設(shè)計(jì)電路是一項(xiàng)必備的硬功夫，但是原理設(shè)計(jì)再完美，如果電路板設(shè)計(jì)不合理性能將大打折扣，嚴(yán)重時(shí)甚至不能正常工作。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，我總結(jié)出以下一些PCB設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的地方，希望能對(duì)您有所啟示。

不管用什么軟件，PCB設(shè)計(jì)有個(gè)大致的程序，按順序來(lái)會(huì)省時(shí)省力，因此我將按制作流程來(lái)介紹一下。(由于protel界面風(fēng)格與windows視窗接近，操作習(xí)慣也相近，且有強(qiáng)大的仿真功能，使用的人比較多，將以此軟件作說(shuō)明。)

原理圖設(shè)計(jì)是前期準(zhǔn)備工作，經(jīng)常見(jiàn)到初學(xué)者為了省事直接就去畫(huà)PCB板了，這樣將得不償失，對(duì)簡(jiǎn)單的板子，如果熟練流程，不妨可以跳過(guò)。但是對(duì)于初學(xué)者一定要按流程來(lái)，這樣一方面可以養(yǎng)成良好的習(xí)慣，另一方面對(duì)復(fù)雜的電路也只有這樣才能避免出錯(cuò)。

作為一個(gè)電子工程師設(shè)計(jì)電路是一項(xiàng)必備的硬功夫，但是原理設(shè)計(jì)再完美，如果電路板設(shè)計(jì)不合理性能將大打折扣，嚴(yán)重時(shí)甚至不能正常工作。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，我總結(jié)出以下一些PCB設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的地方，希望能對(duì)您有所啟示。

不管用什么軟件，PCB設(shè)計(jì)有個(gè)大致的程序，按順序來(lái)會(huì)省時(shí)省力，因此我將按制作流程來(lái)介紹一下。(由于protel界面風(fēng)格與windows視窗接近，操作習(xí)慣也相近，且有強(qiáng)大的仿真功能，使用的人比較多，將以此軟件作說(shuō)明。)

原理圖設(shè)計(jì)是前期準(zhǔn)備工作，經(jīng)常見(jiàn)到初學(xué)者為了省事直接就去畫(huà)PCB板了，這樣將得不償失，對(duì)簡(jiǎn)單的板子，如果熟練流程，不妨可以跳過(guò)。但是對(duì)于初學(xué)者一定要按流程來(lái)，這樣一方面可以養(yǎng)成良好的習(xí)慣，另一方面對(duì)復(fù)雜的電路也只有這樣才能避免出錯(cuò)。

在畫(huà)原理圖時(shí)，層次設(shè)計(jì)時(shí)要注意各個(gè)文件最后要連接為一個(gè)整體，這同樣對(duì)以后的工作有重要意義。由于，軟件的差別有些軟件會(huì)出現(xiàn)看似相連實(shí)際未連(電氣性能上)的情況。如果不用相關(guān)檢測(cè)工具檢測(cè)，萬(wàn)一出了問(wèn)題，等板子做好了才發(fā)現(xiàn)就晚了。因此一再?gòu)?qiáng)調(diào)按順序來(lái)做的重要性，希望引起大家的注意。

原理圖是根據(jù)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目來(lái)的，只要電性連接正確沒(méi)什么好說(shuō)的。下面我們重點(diǎn)討論一下具體的制板程序中的問(wèn)題。

l、制作物理邊框

封閉的物理邊框?qū)σ院蟮?strong>元件布局、走線來(lái)說(shuō)是個(gè)基本平臺(tái)，也對(duì)自動(dòng)布局起著約束作用，否則，從原理圖過(guò)來(lái)的元件會(huì)不知所措的。但這里一定要注意精確，否則以后出現(xiàn)安裝問(wèn)題麻煩可就大了。還有就是拐角地方最好用圓弧，一方面可以避免尖角劃傷工人，同時(shí)又可以減輕應(yīng)力作用。以前我的一個(gè)產(chǎn)品老是在運(yùn)輸過(guò)程中有個(gè)別機(jī)器出現(xiàn)面殼PCB板斷裂的情況，改用圓弧后就好了。

2、元件和網(wǎng)絡(luò)的引入

把元件和網(wǎng)絡(luò)引人畫(huà)好的邊框中應(yīng)該很簡(jiǎn)單，但是這里往往會(huì)出問(wèn)題，一定要細(xì)心地按提示的錯(cuò)誤逐個(gè)解決，不然后面要費(fèi)更大的力氣。這里的問(wèn)題一般來(lái)說(shuō)有以下一些：

元件的封裝形式找不到，元件網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，有未使用的元件或管腳，對(duì)照提示這些問(wèn)題可以很快搞定的。

3、元件的布局

元件的布局與走線對(duì)產(chǎn)品的壽命、穩(wěn)定性、電磁兼容都有很大的影響，是應(yīng)該特別注意的地方。一般來(lái)說(shuō)應(yīng)該有以下一些原則：

3.l放置順序

先放置與結(jié)構(gòu)有關(guān)的固定位置的元器件，如電源插座、指示燈、開(kāi)關(guān)、連接件之類(lèi)，這些器件放置好后用軟件的LOCK功能將其鎖定，使之以后不會(huì)被誤移動(dòng)。再放置線路上的特殊元件和大的元器件，如發(fā)熱元件、變壓器、IC等。最后放置小器件。

3.2注意散熱

元件布局還要特別注意散熱問(wèn)題。對(duì)于大功率電路，應(yīng)該將那些發(fā)熱元件如功率管、變壓器等盡量靠邊分散布局放置，便于熱量散發(fā)，不要集中在一個(gè)地方，也不要高電容太近以免使電解液過(guò)早老化。

4、布線

布線原則

走線的學(xué)問(wèn)是非常高深的，每人都會(huì)有自己的體會(huì)，但還是有些通行的原則的。

◆高頻數(shù)字電路走線細(xì)一些、短一些好

◆大電流信號(hào)、高電壓信號(hào)與小信號(hào)之間應(yīng)該注意隔離(隔離距離與要承受的耐壓有關(guān)，通常情況下在2KV時(shí)板上要距離2mm，在此之上以比例算還要加大，例如若要承受3KV的耐壓測(cè)試，則高低壓線路之間的距離應(yīng)在3.5mm以上，許多情況下為避免爬電，還在印制線路板上的高低壓之間開(kāi)槽。)

◆兩面板布線時(shí)，兩面的導(dǎo)線宜相互垂直、斜交、或彎曲走線，避免相互平行，以減小寄生耦合;作為電路的輸人及輸出用的印制導(dǎo)線應(yīng)盡量避兔相鄰平行，以免發(fā)生回授，在這些導(dǎo)線之間最好加接地線。

◆走線拐角盡可能大于90度，杜絕90度以下的拐角，也盡量少用90度拐角

◆同是地址線或者數(shù)據(jù)線，走線長(zhǎng)度差異不要太大，否則短線部分要人為走彎線作補(bǔ)償

◆走線盡量走在焊接面，特別是通孔工藝的PCB

◆盡量少用過(guò)孔、跳線

◆單面板焊盤(pán)必須要大，焊盤(pán)相連的線一定要粗，能放淚滴就放淚滴，一般的單面板廠家質(zhì)量不會(huì)很好，否則對(duì)焊接和RE-WORK都會(huì)有問(wèn)題

◆大面積敷銅要用網(wǎng)格狀的，以防止波焊時(shí)板子產(chǎn)生氣泡和因?yàn)闊釕?yīng)力作用而彎曲，但在特殊場(chǎng)合下要考慮GND的流向，大小，不能簡(jiǎn)單的用銅箔填充了事，而是需要去走線

◆元器件和走線不能太靠邊放，一般的單面板多為紙質(zhì)板，受力后容易斷裂，如果在邊緣連線或放元器件就會(huì)受到影響

◆必須考慮生產(chǎn)、調(diào)試、維修的方便性

對(duì)模擬電路來(lái)說(shuō)處理地的問(wèn)題是很重要的，地上產(chǎn)生的噪聲往往不便預(yù)料，可是一旦產(chǎn)生將會(huì)帶來(lái)極大的麻煩，應(yīng)該未雨綢緞。對(duì)于功放電路，極微小的地噪聲都會(huì)因?yàn)楹蠹?jí)的放大對(duì)音質(zhì)產(chǎn)生明顯的影響;在高精度A/D轉(zhuǎn)換電路中，如果地線上有高頻分量存在將會(huì)產(chǎn)生一定的溫漂，影響放大器的工作。這時(shí)可以在板子的4角加退藕電容，一腳和板子上的地連，一腳連到安裝孔上去(通過(guò)螺釘和機(jī)殼連)，這樣可將此分量慮去，放大器及AD也就穩(wěn)定了。

另外，電磁兼容問(wèn)題在目前人們對(duì)環(huán)保產(chǎn)品倍加關(guān)注的情況下顯得更加重要了。一般來(lái)說(shuō)電磁信號(hào)的來(lái)源有3個(gè)：信號(hào)源，輻射，傳輸線。晶振是常見(jiàn)的一種高頻信號(hào)源，在功率譜上晶振的各次諧波能量值會(huì)明顯高出平均值?？尚械淖龇ㄊ强刂菩盘?hào)的幅度，晶振外殼接地，對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行屏蔽，采用特殊的濾波電路及器件等。

需要特別說(shuō)明的是蛇形走線，因?yàn)閼?yīng)用場(chǎng)合不同其作用也是不同的，在電腦的主板中用在一些時(shí)鐘信號(hào)上，如PCIClk、AGP-Clk，它的作用有兩點(diǎn)：1、阻抗匹配2、濾波電感。

對(duì)一些重要信號(hào)，如INTELHUB架構(gòu)中的HUBLink，一共13根，頻率可達(dá)233MHZ，要求必須嚴(yán)格等長(zhǎng)，以消除時(shí)滯造成的隱患，這時(shí)，蛇形走線是唯一的解決辦法。

一般來(lái)講，蛇形走線的線距>=2倍的線寬;若在普通PCB板中，除了具有濾波電感的作用外，還可作為收音機(jī)天線的電感線圈等等。

5、調(diào)整完善

完成布線后，要做的就是對(duì)文字、個(gè)別元件、走線做些調(diào)整以及敷銅(這項(xiàng)工作不宜太早，否則會(huì)影響速度，又給布線帶來(lái)麻煩)，同樣是為了便于進(jìn)行生產(chǎn)、調(diào)試、維修。

敷銅通常指以大面積的銅箔去填充布線后留下的空白區(qū)，可以鋪GND的銅箔，也可以鋪VCC的銅箔(但這樣一旦短路容易燒毀器件，最好接地，除非不得已用來(lái)加大電源的導(dǎo)通面積，以承受較大的電流才接VCC)。包地則通常指用兩根地線(TRAC)包住一撮有特殊要求的信號(hào)線，防止它被別人干擾或干擾別人。

如果用敷銅代替地線一定要注意整個(gè)地是否連通，電流大小、流向與有無(wú)特殊要求，以確保減少不必要的失誤。

6、檢查核對(duì)網(wǎng)絡(luò)

有時(shí)候會(huì)因?yàn)檎`操作或疏忽造成所畫(huà)的板子的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系與原理圖不同，這時(shí)檢察核對(duì)是很有必要的。所以畫(huà)完以后切不可急于交給制版廠家，應(yīng)該先做核對(duì)，后再進(jìn)行后續(xù)工作。

7、使用仿真功能

完成這些工作后，如果時(shí)間允許還可以進(jìn)行軟件仿真。特別是高頻數(shù)字電路，這樣可以提前發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題，大大減少以后的調(diào)試工作量。

一、SMT-PCB上元器件的布局

1、 當(dāng)電路板放到回流焊接爐的傳送帶上時(shí)﹐元器件的長(zhǎng)軸應(yīng)該與設(shè)備的傳動(dòng)方向垂直﹐這樣可以防止在焊接過(guò)程中出現(xiàn)元器件在板上漂移或 "豎碑"的現(xiàn)象。

2、 PCB 上的元器件要均勻分布﹐特別要把大功率的器件分散開(kāi)﹐避免電路工作時(shí)PCB 上局部過(guò)熱產(chǎn)生應(yīng)力﹐影響焊點(diǎn)的可靠性。

3、 雙面貼裝的元器件﹐兩面上體積較大的器件要錯(cuò)開(kāi)安裝位置﹐否則在焊接過(guò)程中會(huì)因?yàn)榫植繜崛萘吭龃蠖绊懞附有Ч?/p>

4、 在波峰焊接面上不能放置PLCC/QFP 等四邊有引腳的器件。

5、 安裝在波峰焊接面上的SMT大器件﹐其長(zhǎng)軸要和焊錫波峰流動(dòng)的方向平行﹐這樣可以減少電極間的焊錫橋接。

6、 波峰焊接面上的大﹑小SMT元器件不能排成一條直線﹐要錯(cuò)開(kāi)位置﹐這樣可以防止焊接時(shí)因焊料波峰的 "陰影"效應(yīng)造成的虛焊和漏焊。

二、SMT-PCB上的焊盤(pán)

1、 波峰焊接面上的SMT元器件﹐其較大元件之焊盤(pán)(如三極管﹑插座等)要適當(dāng)加大﹐如SOT23 之焊盤(pán)可加長(zhǎng)0.8-1mm﹐這樣可以避免因元件的 "陰影效應(yīng)"而產(chǎn)生的空焊。

2、 焊盤(pán)的大小要根據(jù)元器件的尺寸確定﹐焊盤(pán)的寬度等于或略大于元器件的電極的寬度﹐焊接效果最好。

3、 在兩個(gè)互相連接的元器件之間﹐要避免采用單個(gè)的大焊盤(pán)﹐因?yàn)榇蠛副P(pán)上的焊錫將把兩元器件接向中間﹐正確的做法是把兩元器件的焊盤(pán)分開(kāi)﹐在兩個(gè)焊盤(pán)中間用較細(xì)的導(dǎo)線連接﹐如果要求導(dǎo)線通過(guò)較大的電流可并聯(lián)幾根導(dǎo)線﹐導(dǎo)線上覆蓋綠油。

4、 SMT 元器件的焊盤(pán)上或在其附近不能有通孔﹐否則在REFLOW過(guò)程中﹐焊盤(pán)上的焊錫熔化后會(huì)沿著通孔流走﹐會(huì)產(chǎn)生虛焊﹐少錫﹐還可能流到板的另一面造成短路。

一. 集成電路的正向設(shè)計(jì)

在用戶已明確電路原理，功能及各參數(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的條件下進(jìn)行集成電路的設(shè)計(jì)。

具體流程如下：

. 集成電路的反向設(shè)計(jì)

反向設(shè)計(jì)的概念是對(duì)已有的集成電路芯片進(jìn)行完全仿制設(shè)計(jì)，或在原有芯片的基礎(chǔ)上進(jìn)行部分改動(dòng)設(shè)計(jì)，或者是對(duì)原有芯片進(jìn)行縮小面積，降低成本的設(shè)計(jì)。

具體流程：

戶系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及優(yōu)化

我們目前可提供全系統(tǒng)解決方案，業(yè)務(wù)范圍從高檔的GPS，MP3，稅控機(jī)，到中擋的消費(fèi)類(lèi)電子如數(shù)字收音機(jī)、家電控制面板、數(shù)控機(jī)床等工業(yè)控制產(chǎn)品，到低檔的玩具類(lèi)電子產(chǎn)品。同時(shí)我們還可以為用戶已有的系統(tǒng)方案進(jìn)行系統(tǒng)集成，進(jìn)一步降低成本，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

二. 集成電路的解剖分析，顯微拍照

可以對(duì)各種封裝的集成電路進(jìn)行解剖分析和顯微拍照，最大放大倍率可達(dá)4000倍。具體過(guò)程如下：

三. 存儲(chǔ)器碼點(diǎn)提取

隨著目前集成電路的集成度越來(lái)越高,芯片規(guī)模越來(lái)越大。芯片中大多集成了ROM等存儲(chǔ)器件，利用ROM來(lái)存儲(chǔ)用戶的數(shù)據(jù)或程序。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)或芯片反向設(shè)計(jì)中ROM的碼點(diǎn)提取就顯得十分重要。ROM的碼點(diǎn)一般有兩種形式，一種是明碼，一種是掩模型的碼點(diǎn)。對(duì)于明碼，可以利用我們自己開(kāi)發(fā)的軟件進(jìn)行直接提取，對(duì)于掩模型的碼點(diǎn)必須先進(jìn)行碼點(diǎn)染色處理，然后再進(jìn)行碼點(diǎn)提取。(已成功提取過(guò)32M 的MASK ROM 多個(gè))。

四. 聲表面波器件(SAW)及大功率管仿制設(shè)計(jì)

利用圖形工具進(jìn)行聲表面波器件(SAW)及大功率管仿制設(shè)計(jì)，針對(duì)聲表面波器件可對(duì)2GHZ以下的器件進(jìn)行仿制設(shè)計(jì)，幾何誤差可以控制在千分之二以內(nèi)。同時(shí)還可以對(duì)800MHZ以下的聲表面波器件進(jìn)行生產(chǎn)和封裝。大功率管的版圖一般比較特殊，內(nèi)部有許多不規(guī)則圖形，可以通過(guò)圖形工具結(jié)合特殊處理程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。