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如何设计双层PCB电路板

来源:www.pcblover.com    作者:PCB技术   更新时间:2016-11-10 16:21:23   点击: 

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如何设计双层PCB电路板

 PCB( Printed Circuit Board),中文名称为印制电路板,又称印刷线路板,是重要的电子部件,是电子元器件的支撑体,是电子元器件电气连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的,故被称为“印刷”电路板。

  而双层pcb板即双层线路板,双层线路板这种电路板的两面都有布线,不过要用上两面的导线,必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的“桥梁”叫做导孔。导孔是在pcb上,充满或涂上金属的小洞,它可以与两面的导线相连接。用PROTEL画双面pcb板子的时候,在TopLayer(顶层)上画导线连接元器件,就是在顶层画板; 选择BottomLayer(底层),在底层上画导线连接元器件,就是在底层上画板。以上就是画双层pcb,意思是在一块pcb板子的顶层和底层都画导线。双面板解决了单面板中因为布线交错的难点(可以通过孔导通到另一面),即正反两面都有布线,元器件可以焊接在正面,也可以焊接在反面,它更适合用在比单面板更复杂的电路上。

如何设计双层PCB电路板

  双层板地线设计成栅状围框形成,即在印制板一面布较多的平行地线,另一面为抄板垂直地线,然后在它们交叉的地方用金属化过孔连接起来(过孔电阻要小)。
  为考虑到每个IC芯片近旁应设有地线,往往每隔1~115cm布一根地线,这样密集的地线使信号环路的面积更小,有利于降低辐射。该地网设计方法应在布信号线之前,否则实现比较困难。

双层pcb板信号线布线原则
  双层板在元器件合理布局确定后,紧接着先设计地网抄板电源线,再布重要线---敏感线、高频线,后布一般线---低频线。关键引线最好有独立的电源,地线回路,引线且非常短,所以有时在关键线边上布一条地线紧靠信号线,让它形成最小的工作回路。

  四层板顶面、底面的布线原则同双层板的信号线,也是先布关键晶体、晶振电路,时钟电路,CPU等信号线,一定要遵守环流面积尽量小的原则。
  印制板IC电路工作时,前面多次提及环流面积,实际它的出处在差模辐射的概念。如差模辐射的定义:电路工作电流在信号环路中流动,这个信号环路会产生电磁辐射,由于这种电流是差模的,因此信号环路产生的辐射称为差模辐射,其辐射场强的计算公式:E1=K1·f2·I·A/γ

  式中:E1---差模抄板印制板电路空间γ处的辐射场强由差模辐射公式可见,其辐射场强与工作频率f2、环流面积A、工作电流I成正比,如当工作频率f确定后,环流面积的大小是我们设计中可直接控制的关键因素,同时环流工作速度、电流只要满足可靠性,并非越大越好,信号上跳沿下跳沿越窄,它的谐波分量就越大,越宽,电磁辐射就越高,功率越大其电流必然就大(上述已指出过),这是我们不期望的。

如何设计双层PCB电路板

  下面给出几种逻辑电路能满足辐射B级标准允许的环流面积参考值。可以看出,电路开关速度越快,则允许的面积越小。
  关键的联线,如有可能其周围均可用地线包围之。另待PCB抄板布线完毕后,可用地线将所有空隙覆盖,但必须注意这些覆盖地线都要与大地层低阻抗的联体短接,这样能取得良好的效果(注意:有空隙要求的应满足条件,如爬电距离等)。

双层pcb板—布线技巧
  使用自动布线器来设计pcb 是吸引人的。大多数的情形下,自动布线对纯数字的电路(尤其是低频率信号且低密度的电路)的动作不至于会有问题。但当尝试使用布线软件提供的自动布线工具做模拟、混合讯号或高速电路的布线时,可能会出现一些问题,而且有可能造成极严重的电路性能问题。[1] 关于布线有许多要考虑的事项,但较为困扰的问题是接地方式。假使接地路径是由上层开始,每个装置的接地皆经由在该层上的拉线www.pcblover.com连接到地线。对下层的每个装置而言,是由电路板右边的贯孔连接到上层而形成接地回路。使用者在检查布线方式时会看到的立即红色旗标表示存在多个接地回路。此外,下层的接地回路被一条水平处。可降低数字切换δi/δt 对模拟电路造成的影响。 但须注意的是,这两片双层板在电路板的下层都有一个接地面。如此设计是为了让工程师在做故障排除时可以迅速地看到布线,此种方式常出现在装置制造商的示范与评估板上。但更典型的做法是在电路板的上层铺上接地面,以降低电磁干(emi)。

双层pcb板—设计操作步骤
  1、准备电路原理图
  2、新建一个pcb文件并载入元器件封装库
  3、规划电路板
  4、装入网络表和元件
  5、元器件自动布局
  6、布局调整
  7、网络密度分析
  8、布线规则设定
  9、自动布线
  10、手动调整布线

双层pcb板—PCB设计经验(嵌入式硬件经验)
  1. clearance间距一般最小10mil, 高密度布线的话最少也要5mil
  2. 从焊座出来的线,要出线至少10mil再变向,不要斜出线,会产生锐角,不美观
  3. 主电源线(电流比较大)的过孔用双孔并列方式,防止一个过孔失效电路不能工作
  4.电源入口电容采用100uf并104陶瓷的方式 出口电容容量要足够大满足电路要求(大电流时不会把电压瞬间拉低)。关断二极管离电源芯片输出引脚越近越好
  5.电源部分电阻电容要核算功率,封装要满足功率要求
  6. 多个射频电路,可以将射频交叉布在不同层上,减少干扰
  7.要注意引线位置,要满足原理图,不是信号相同就可以任意位置可以引出
  8.相同特性的信号线布线时信号特性要一样,走线距离尽量一样长,过孔数相同
  9.将一些电源的去耦电容滤波电容可以骑在管脚上放于反面,节省空间也缩短布线距离
  10.布线采用经纬布线,上下层布线清晰,也能减少过孔,减小干扰
  11.绘制原理图时要严格核算电源芯片额定电流额定功率,使其满足实际负载要求
  12.布线时要将直插式元件放于周围,不要放在核心布线区,这样会产生穿插,影响经纬走线。 防止穿插,因为焊接时可能刮破线路的组焊层,这样焊管脚时就可能产生粘连
  13.网络芯片下禁止铺铜
  14.焊接时晶振严谨摔,因为过度的震荡会影响其性能
  15.板子四角最好做成圆角 防止刮伤

 
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