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PCB大神總結(jié)5大設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)

電子設(shè)計(jì) ? 來源:電子設(shè)計(jì) ? 作者:電子設(shè)計(jì) ? 2022-02-12 10:00 ? 次閱讀
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PCB就好比電子電路的骨架和神經(jīng)脈絡(luò),在電子工程項(xiàng)目中起著舉足輕重的作用,但很多人對(duì)PCB設(shè)計(jì)并不了解或了解不夠。

我在大學(xué)那時(shí)候,就對(duì)電路板設(shè)計(jì)、硬件電路設(shè)計(jì)特別感興趣,也學(xué)得比較認(rèn)真。當(dāng)時(shí)覺得畢業(yè)后能找到一份坐在辦公室進(jìn)行計(jì)算機(jī)繪圖的工作是多么好。畢業(yè)后,也如愿進(jìn)入了東莞一家汽車電子公司,從事電子研發(fā)的工作,包括制作BOM表、樣機(jī)調(diào)試和PCB繪圖工作。當(dāng)時(shí)2002年畢業(yè)時(shí),還沒有PCB工程師這個(gè)工種,基本上就是什么事情都要會(huì)一點(diǎn),包括原理圖繪制、器件選型、PCB繪圖、樣板焊接、調(diào)試、BOM制作、作業(yè)指導(dǎo)書等,也從此走上了電子研發(fā)這條路。

01. 原理圖

盡管優(yōu)良的原理圖不能保證好的布線,但是好的布線開始于優(yōu)良的原理圖。在繪制原理圖時(shí)要深思熟慮,并且必須考慮整個(gè)電路的信號(hào)流向。如果在原理圖中從左到右具有正常穩(wěn)定的信號(hào)流,那么在PCB上也應(yīng)具有同樣好的信號(hào)流。在原理圖上盡可能多給出有用的信息。

因?yàn)橛袝r(shí)候電路設(shè)計(jì)工程師不在,客戶會(huì)要求我們幫助解決電路的問題,從事此工作的設(shè)計(jì)師、技術(shù)員和工程師都會(huì)非常感激,也包括我們。除了普通的參考標(biāo)識(shí)符、功耗和誤差容限外,原理圖中還應(yīng)該給出哪些信息呢?下面給出一些建議,可以將普通的原理圖變成一流的原理圖。加入波形、有關(guān)外殼的機(jī)械信息、印制線長(zhǎng)度、空白區(qū);標(biāo)明哪些元件需要置于PCB上面;給出調(diào)整信息、元件取值范圍、散熱信息、控制阻抗印制線、注釋、扼要的電路動(dòng)作描述……(以及其它)。

02. 誰都別信

如果不是你自己設(shè)計(jì)布線,一定要留出充裕的時(shí)間仔細(xì)檢查布線人的設(shè)計(jì)。在這點(diǎn)上很小的預(yù)防抵得上一百倍的補(bǔ)救。不要指望布線的人能理解你的想法。在布線設(shè)計(jì)過程的初期你的意見和指導(dǎo)是最重要的。你能提供的信息越多,并且整個(gè)布線過程中你介入的越多,結(jié)果得到的PCB就會(huì)越好。給布線設(shè)計(jì)工程師設(shè)置一個(gè)暫定的完成點(diǎn)——按照你想要的布線進(jìn)展報(bào)告快速檢查。這種“閉合環(huán)路”方法可以防止布線誤入歧途,從而將返工的可能性降至最低。

需要給布線工程師的指示包括:電路功能的簡(jiǎn)短描述,標(biāo)明輸入和輸出位置的PCB略圖,PCB層疊信息(例如,板子有多厚,有多少層,各信號(hào)層和接地平面的詳細(xì)信息——功耗、地線、模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)RF信號(hào));各層需要那些信號(hào);要求重要元件的放置位置;旁路元件的確切位置;哪些印制線很重要;哪些線路需要控制阻抗印制線;哪些線路需要匹配長(zhǎng)度;元件的尺寸;哪些印制線需要彼此遠(yuǎn)離(或靠近);哪些線路需要彼此遠(yuǎn)離(或靠近);哪些元器件需要彼此遠(yuǎn)離(或靠近);哪些元器件要放在PCB的上面,哪些放在下面。永遠(yuǎn)不要抱怨需要給別人的信息太多——太少嗎?是;太多嗎?不。

分享一條學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn):大約10年前,我設(shè)計(jì)一塊多層的表面貼電路板——板子的兩面都有元件。用很多螺釘將板子固定在一個(gè)鍍金的鋁制外殼中(因?yàn)橛泻車?yán)格的防震指標(biāo))。提供偏置饋通的引腳穿過板子。該引腳是通過焊接線連接到PCB上的。

這是一個(gè)很復(fù)雜的裝置。板子上的一些元件是用于測(cè)試設(shè)定(SAT)的。但是我已經(jīng)明確規(guī)定了這些元件的位置。你能猜出這些元件都安裝在什么地方嗎?對(duì)了,在板子的下面。當(dāng)產(chǎn)品工程師和技術(shù)員不得不將整個(gè)裝置拆開,完成設(shè)定后再將它們重新組裝的時(shí)候,顯得很不高興。從那以后我再也沒有犯過這種錯(cuò)誤了。

03. 位置

正像在PCB中,位置決定一切。將一個(gè)電路放在PCB上的什么位置,將其具體的電路元件安裝在什么位置,以及其相鄰的其它電路是什么,這一切都非常重要。

通常,輸入、輸出和電源的位置是預(yù)先確定好的,但是它們之間的電路就需要“發(fā)揮各自的創(chuàng)造性”了。這就是為什么注意布線細(xì)節(jié)將產(chǎn)生巨大回報(bào)的原因。從關(guān)鍵元件的位置入手,根據(jù)具體電路和整個(gè)PCB來考慮。從一開始就規(guī)定關(guān)鍵元件的位置以及信號(hào)的路徑有助于確保設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)期的工作目標(biāo)。一次就得到正確的設(shè)計(jì)可以降低成本和壓力——也就縮短了開發(fā)周期。

另外,說點(diǎn)有意思的,PCB板上那些“特殊焊盤“

第一個(gè),淚滴焊盤

淚滴是焊盤與導(dǎo)線或者是導(dǎo)線與導(dǎo)孔之間的滴裝連接過度,設(shè)置淚滴的目的是在電路板受到巨大外力的沖撞時(shí),避免導(dǎo)線與焊盤或者導(dǎo)線與導(dǎo)孔的接觸點(diǎn)斷開,另外,設(shè)置淚滴也可使PCB電路板顯得更加美觀。

teardrop的作用是避免信號(hào)線寬突然變小而造成反射,可使走線與元件焊盤之間的連接趨于平穩(wěn)過渡化,解決了焊盤與走線之間的連接容易斷裂的問題。

1、焊接上,可以保護(hù)焊盤,避免多次焊接是焊盤的脫落

2、加強(qiáng)連接的可靠性(生產(chǎn)是可以避免蝕刻不均,過孔偏位出現(xiàn)的裂縫等)

3、平滑阻抗,減少阻抗的急劇跳變

在電路板設(shè)計(jì)中,為了讓焊盤更堅(jiān)固,防止機(jī)械制板時(shí)焊盤與導(dǎo)線之間斷開,常在焊盤和導(dǎo)線之間用銅膜布置一個(gè)過渡區(qū),形狀像淚滴,故常稱做補(bǔ)淚滴( Teardrops )

第二個(gè),放電齒

此物被稱之為放電齒、放電間隙或者火花間隙。采用放電間隙(Sparkgaps )放電間隙是一對(duì)指向彼此相對(duì)的銳角的三角形,指尖相距最大10mil 最小6mil 。一個(gè)三角形接地,另一個(gè)接到信號(hào)線。此三角形不是一種元件,而是由在PCB 布線過程中使用銅箔層作出來的。這些三角形需設(shè)置在PCB 板的頂層(componentside ),且不能被防焊涂料所籠蓋。

1、在開關(guān)電源浪涌測(cè)試或者ESD測(cè)試時(shí)共模電感兩端將產(chǎn)生高壓,出現(xiàn)飛弧。若與周圍器件間距較近,可能使周圍器件損壞。因此可在其上并聯(lián)一個(gè)放電管或壓敏電阻限制其電壓,從而起到滅弧的作用。放置防雷器件效果很好但是成本比較高。

2、另一種辦法是在PCB設(shè)計(jì)時(shí),在共模電感兩端加入放電齒,使得電感通過兩放電尖端放電,避免通過其他路徑放電,從而使得對(duì)周圍和后級(jí)器件的影響減到最小。

放電間隙不需要另外的成本,在畫pcb板時(shí)畫上去就可以了,但是需要特別留意的是此種形式的放電間隙為空氣形式的放電間隙,只能在偶有ESD 產(chǎn)生的環(huán)境中使用。若在經(jīng)常有ESD 發(fā)生的場(chǎng)合中使用,則放電間隙間會(huì)因?yàn)槌35姆烹姸趦蓚€(gè)三角點(diǎn)上產(chǎn)生積碳,并終極在放電間隙上造成短路,并造成信號(hào)線的永久對(duì)地短路,從而造成系統(tǒng)的故障。

其實(shí),PCB設(shè)計(jì)的樂趣有很多,只有去實(shí)踐,才會(huì)有深刻體會(huì)??吹竭@篇文章,如果朋友們對(duì)PCB設(shè)計(jì)有任何感觸,可以在評(píng)論下方留言一起交流。

審核編輯:何安

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