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无论使用哪种电子产品,PCB布局设计都是最重要的设计元素之一。在大多数情况下,电子硬件设计工程师会设计电路,而PCB布局专家会根据使用PCB设计软件制作的原理图来负责PCB布局和PCB设计。
不仅需要PCB布局设计人员精通PCB设计软件,而且还需要使用标准和技术的组合来确保基本电路设计成功转移到可以在电子电路制造环境中生产的整体印刷PCB上。
即使您不知道如何设计PCB,也可以借助PCB准则和PCB教程来令人满意地完成PCB布局设计。虽然,我们必须强调,经验无可替代。
如果您正在寻找PCB技巧和PCB准则,本节介绍了PCB布局设计所需的PCB基础知识和PCB准则。
4.1董事会约束
电路板约束是PCB布局设计中首先要解决的问题。这可能包括PCB设计的大小和形状以及直接影响整体PCB布局设计的所有其他因素。
4.1.1选择适合制造过程的参考点。
通常,参考孔和参考点在板上是必需的,因为它们用于拾取和放置机器以及文本固定装置。确保这些参考孔和参考点适用于PCB制造过程甚至更为重要。
这些参考孔和参考点有时用于固定装置,有时用于光学传感器。因此,它们必须清除组件,并且不能隐藏或不确定。
4.1.2确定电路板是单层,双层还是多层。
确定电路板的走线层数很容易。在开始PCB布局设计过程之前,必须先了解板要有多少层,这一点很重要。
层数越多意味着生产成本越高。请注意,您不能仅仅为了降低成本而决定拥有单层。PCB布局设计的复杂性将决定容纳所有轨道需要多少层。
4.1.3确保电路板面积足以容纳电路。
电路板尺寸通常由产品尺寸定义。但是,即使在PCB布局设计开始之前,您也应该能够估计电路板的尺寸,并确保有足够的空间容纳元件及其走线。
4.1.4确定板子的安装方法。
重要的是,在PCB布局设计过程的开始,您已经知道如何安装PCB。不同的安装方式可能需要使板上的不同部分保持空着。
4.2平面或层
电路板约束是PCB布局设计中首先要解决的问题。这可能包括PCB设计的大小和形状以及直接影响整体PCB布局设计的所有其他因素。
使用用于接地或电源导轨的完整层或平面是行业标准。在PCB布局设计之初必须考虑使用哪种有效方法。
4.2.1确定如何使用完整的飞机。
正如我们刚才所说,完整的飞机通常用于地面和一些主要的电源导轨。但这在噪声和电流能力方面有一个缺点。
4.2.2避开部分平面。
电源平面或接地平面中的巨大缝隙不是明智的选择,板上的特定区域中的局部平面也是如此。这可能会在板上造成很大的应力,从而可能导致在裸板制造过程中或在以后进行热PCB焊接过程时产生翘曲。添加表面贴装组件后翘曲会导致组件破裂,从而导致功能缺陷。
4.3赛道设计
稍后在PCB布局设计线中不可避免地要进行取舍,因此请务必在PCB布局设计的早期就提供PCB上的走线方面。
4.3.1指定要使用的标准轨道宽度。
确保使要在PCB布局设计中使用的标准走线尺寸均匀。狭窄的轨道和彼此之间的距离过近会增加发生短路的机会。而且,较宽的轨道和彼此之间的距离太远限制了特定区域中轨道的数量。这可能意味着您将在板上需要更多的平面,以便可以进行PCB布局设计。
4.3.2考虑载流线路的走线尺寸。
当今大多数PCB中使用的细线仅传输有限的电流。重要的是要考虑任何带有电源轨而不是低电平信号的轨道尺寸。
4.3.3确定PCB焊盘与孔的比率和尺寸。
在PCB布局设计的早期,有必要确定电路板的焊盘和孔的尺寸。通常,虽然有时使用比孔大0.5毫米的垫作为度量,但使用的比率约为1.8:1(垫:孔)。这恰好适合钻孔公差。随着焊盘和孔的尺寸变小,比率变得越来越关键,特别是对于通孔。
4.3.4指定PCB焊盘形状。
尽管与PCB设计软件和PCB CAD系统相关的组件库具有用于PCB的库以及用于不同组件的原理图封装,但在制造过程中它们仍可能有所不同。通常,波型PCB焊接必须比红外回流PCB焊接大。
因此,必须在PCB布局设计开始之前首先确定制造工艺。这使您可以选择最佳的焊盘尺寸,并在PCB设计软件和PCB本身上使用它们。
4.4信号完整性和射频干扰
与信号完整性以及电磁或射频干扰有关的PCB布局设计问题。这可以通过轨道的布线方式解决。
4.4.1没有平行的运行轨迹。
重要的是,无论长度如何,都应避免并行运行磁道,以减少与一条磁道上的信号出现在另一磁道上的串扰的机会。如您所知,串扰在大多数情况下会导致很多电路问题,并且一旦构建PCB设计就很难解决。
4.4.2交叉轨道成直角。
在两条信号线需要交叉的情况下,重要的是使它们成直角交叉以减少这些线之间的互感和电容水平。
4.5散热问题
虽然较小的PCB不太可能引起散热问题,但对于具有更高组件密度和更高处理速度的PCB布局设计或电路板,这种问题可能会带来巨大的挫折。必须给周围的热部件留出足够的冷却空间。蒸发大量热量的组件可能需要更多的空间。对于需要散热片的产品,需要更多空间。
4.6整体PCB布局设计
最后,必须解决整个PCB布局设计的PCB准则。绘制出将要放置的不同电路区域的图,然后绘制主要组件和组件区域放置位置的初步计划。这样,可以评估关键的轨道运行以及判断最方便的设计。
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