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好的PCB設計應該怎樣做?

2020-10-24 10:02:37
深圳高都電子有限公司是一家專(zhuān)業(yè)從事電子產(chǎn)品電路板設計(布圖布線(xiàn)設計)的PCB設計公司,主要承接多層高密度的PCB設計圖板和電路板設計打樣業(yè)務(wù)。接下來(lái)我給大家介紹一下如何做好PCB設計。
新設計之初,由于大部分時(shí)間花在電路設計和元器件選擇上,在PCB布局階段,由于經(jīng)驗不足,考慮不夠全面。如果不為PCB布局設計提供足夠的時(shí)間和精力,可能會(huì )導致設計從數字域轉化變?yōu)槲锢憩F實(shí)時(shí),在制造階段出現問(wèn)題,或者在功能上出現缺陷。那么,設計一個(gè)在紙面上和物理形式上都真實(shí)可靠的電路板的關(guān)鍵是什么呢?讓我們討論一下如何設計一個(gè)可制造且可靠的印刷電路板。
首先,微調您的組件布局
PCB布圖工藝的元器件放置階段,既科學(xué)又藝術(shù),需要對電路板上可用的主要元器件進(jìn)行戰略考慮。雖然這一過(guò)程可能具有挑戰性,但您放置電子元件的方式將決定制造電路板的難易程度以及它如何滿(mǎn)足您最初的設計要求。
雖然有放置元器件的一般順序,比如放置連接器、印刷電路板安裝器件、電源電路、精密電路、按鍵電路等。按順序,還有一些具體的準則需要記住,包括:
方向-確保相似的部件定位朝向相同的方向,這將有助于實(shí)現高效和無(wú)誤差的焊接過(guò)程。
布局-避免將較小的組件放在較大的組件后面,這可能會(huì )因焊接較大的組件而導致安裝問(wèn)題。
組織-建議將所有表面貼裝(SMT)元件放置在電路板的同一側,并將所有通孔(th)元件放置在電路板的頂部,以最大限度地減少組裝步驟。
最后,需要注意一個(gè)PCB設計準則——即當使用混合技術(shù)元件(過(guò)孔和表面貼裝元件)時(shí),制造商可能需要額外的工藝來(lái)組裝電路板,這會(huì )增加您的整體成本。
好的芯片組件方向(左)和壞的芯片組件方向(右)
好的芯片組件方向(左)和壞的芯片組件方向(右)
良好的組件排列(左)和不良的組件排列(右)
良好的組件排列(左)和不良的組件排列(右)
其次,正確放置電源、接地和信號路由
放置元件后,可以放置電源、接地和信號走線(xiàn),以確保信號路徑干凈無(wú)故障。在布局過(guò)程的這個(gè)階段,請記住以下準則:
定位電源和接地層
始終建議將電源層和接地層放置在電路板內部,同時(shí)保持對稱(chēng)和居中。這有助于防止您的電路板彎曲,這也與您的組件是否正確定位有關(guān)。為了向集成電路供電,建議每個(gè)電源使用一個(gè)公共通道,以確保走線(xiàn)寬度牢固穩定,并避免組件之間的菊花鏈電源連接。
信號線(xiàn)布線(xiàn)連接
接下來(lái),根據原理圖中的設計連接信號線(xiàn)。建議始終采取最短的可能路徑和組件之間的直接路徑路由。如果您的元件需要在水平方向上固定而沒(méi)有任何偏差,建議電路板的元件基本上在插座處水平布線(xiàn),然后在插座后垂直布線(xiàn)。這樣,隨著(zhù)焊接過(guò)程中焊料的遷移,元件將在水平方向上固定。如下圖上部所示。但是,下圖下半部分的信號路由模式可能會(huì )導致元件在焊接過(guò)程中隨著(zhù)焊料的流動(dòng)而偏轉。
建議的接線(xiàn)方法(箭頭表示焊料流動(dòng)方向)
建議的接線(xiàn)方法(箭頭表示焊料流動(dòng)方向)
不支持的接線(xiàn)模式(箭頭表示焊料流動(dòng)方向)
不支持的接線(xiàn)模式(箭頭表示焊料流動(dòng)方向)
定義網(wǎng)絡(luò )寬度
您的設計可能需要不同的網(wǎng)絡(luò ),這些網(wǎng)絡(luò )將攜帶各種電流,這些電流將決定所需的網(wǎng)絡(luò )寬度??紤]到這一基本要求,建議為低電流模擬和數字信號提供0.010''(10mil)的寬度。當您的線(xiàn)路電流超過(guò)0.3安培時(shí),應將其加寬。這里有一個(gè)免費的線(xiàn)寬計算器,讓轉換過(guò)程變得簡(jiǎn)單。
第三,有效隔離
您可能已經(jīng)體驗過(guò)電源電路中的大電壓和電流尖峰如何干擾您的低壓電流控制電路。為了最大限度地減少此類(lèi)干擾問(wèn)題,請遵循以下準則:
隔離-確保每個(gè)電源的電源接地和控制接地是分開(kāi)的。如果您必須在印刷電路板上將它們連接在一起,請確保它盡可能靠近電源路徑的末端。
布局-如果您已經(jīng)在中間層放置了接地層,請務(wù)必放置一個(gè)小阻抗路徑,以降低任何電源電路干擾的風(fēng)險,并幫助保護您的控制信號。您可以遵循相同的準則,將數字和模擬接地分開(kāi)。
耦合-為了減少大接地層及其上下走線(xiàn)的電容耦合,請嘗試僅通過(guò)模擬信號線(xiàn)穿過(guò)模擬接地。
元件隔離示例(數字和模擬)
元件隔離示例(數字和模擬)
第四,解決熱度問(wèn)題
你有沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)電路性能下降甚至電路板因為散熱問(wèn)題而損壞的情況?因為不考慮散熱,很多問(wèn)題困擾了很多設計師。以下是一些幫助解決散熱問(wèn)題的指南:
識別有問(wèn)題的組件
第一步是開(kāi)始考慮電路板上哪些元件散熱最多。這可以通過(guò)首先在器件的數據手冊中找到“熱阻”等級,然后根據推薦的指南傳遞產(chǎn)生的熱量來(lái)實(shí)現。當然,可以增加散熱器和冷卻風(fēng)扇,以保持組件溫度下降,并記住保持關(guān)鍵組件遠離任何高熱源。

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