PCB相关设计和技巧

1、PCB相关设计和技巧报报 告告 内内 容容vPCB 概述vPCB 设计流程vPCB Layout 设计vPCB Layout 技巧vEMC 知识v附录A、B第一部分PCB 概 述PCB 概 述1、PCB中文印刷电路板英文Printed Circuit Board2、PCB板的质量由基材的选用，组成电路各要素的物理特性决定的。PCB 概 述 3、PCB的材料分类（刚性、挠性） A、酚醛纸质层压板 B、环氧纸质层压板 C、聚酯玻璃毡层压板 D、环氧玻璃布层压板 E、聚酯薄膜 F、聚酰亚胺薄膜 G、氟化乙丙烯薄膜刚性挠性PCB 概 述 4、PCB基板材料 A、 FR4 B、聚酰亚氨 C、聚四氟乙烯

2、D、 (G10) E、FR5 (G11) PCB 概 述 5、组成PCB的物理特性 A、导线（线宽、线距） B、过孔 C、焊盘 D、槽 E、表面涂层PCB 概 述 6、PCB板按层数来分 A、单面板（单面、双面丝印） B、双面板（单面、双面丝印） C、四层板（两层走线、电源、GND） D、六层板（四层走线、电源、GND） E、雕刻板 PCB 概 述7、PCB的基本制作工艺流程：A、下料B、丝网漏印C、腐蚀D、去除印料E、孔加工F、印标记G、涂助焊剂H、成品第二部分PCB 设计流程PCB 设计流程设计准备网表输入规则设置手工布局手工布线项目检查C A M 输出PCB 设计流程拿到原理图，进行分析

3、，进行DRC检查。标准元件库的建立，特殊元器件的建立，具体印制板设计文件的建立，转网表。网表的输入。规则设置：进行线宽、线距、层定义、过孔、全局参数的设置等。PCB 设计流程根据印制板结构尺寸画出边框，参照原理图，结合机构进行布局，检查布局。参照原理图进行预布线，检查布线是否符合电路模块要求，修改布线，并符合相应要求。PCB 设计流程PCB制作初步完成，“铺铜”与“补铜”，进行连线、连通性、间距、“孤岛”、文字标识检查，并对其进行修改，使其符合要求。检查无误后，生成底片，到此PCB板制作完成。第三部分PCB Layout设计PCB Layout设计 一、设计准备 原理图分析，DRC检查。标准元

4、件库的建立，特殊元器件的建立，印制板设计文件的建立，转网表。PCB Layout设计R114 1k开关电源R108 4.7kB04SLT112J3123C23F103Z 1KVR1165.6kR11322kLF11423R1051K+E11000uF 16VC30472C24IC1UC38421234 5687C25 104D241N400712M11XVDD_12VD26HER10812R112177kQ12SSS7N80A123R1091kD221N400712+E4C29104+E5100uF 50VM11XD251N400712+E21000uF 16VR110 4.7kR10739k

5、D211N400712DC+Q9C92M123L03XNB04SD23HER10812LL04XB113425687109R1151DC+R111 30C28D102K 1KVPCB Layout设计LED212C11VDD_5VPWM 输入反馈电路R103200热敏电阻/LEDR1049kQ10817C1234D11L03XTM4TM3A11LED112+E31uF 50VB11L04XLED412VDD_12VTM1Q11KA431123VR21K132R103200R1062kLED312TM2TEMP11R1261kPCB Layout设计CON2A_1PPWMVDD_5VQ4213P

6、AD5_5PR233D112PWMR4PAD5123456接 口电 路+C712BAT4L1充 电电 压 产生 电路CON2A_4PCON3A_5CON3A_3CON3A_6CON3A_4VDD_12VCON3A12341234CON2A_2PC6CON2A_3PVDD_12VGNDQ1443512345678SSSGDDDDCON2A12341234PAD5_5P5号/7号选择J412J51243PCB Layout设计Q8213BAT1R3100kCON3A_4PAD5_5PR13100KBAT4CON2A_4PPAD5_5PR17100kCON2A_3PCON3A_3BAT411R181

7、00kBAT3BAT2R11510Q6213BAT211BAT4D212CON2A_2PD412R1610KR46510BAT3BAT111VDD_12VBAT2+11R10510Q360ND021234567812345678Q260ND021234567812345678R10210KVDD_12VD312BAT3+11BAT1BAT4+11充电电路BAT2VDD_12VQ5213CON2A_1PR1510KBAT1+11VDD_12VR11D512R1410K充电控制电路Q7213R12 510CON3A_5BAT3BAT1BAT2CON3A_6BAT311PCB Layout设计 二、

8、网表输入 将生成的网表转换到PCB设计中。 三、规则设置 进行线宽、线距、层定义、过孔、全局参数的设置等。 PCB Layout设计PCB布局的一般规则： a、信号流畅，信号方向保持一致 b、核心元件为中心 c、在高频电路中，要考虑元器件的分布参数 d、特殊元器件的摆放位置；批量生产时，要考虑波峰焊及回流焊的锡流方向及加工工艺传送边。 PCB Layout设计 四、手工布局 根据印制板结构尺寸画出边框，参照原理图，结合机构进行布局。并进行检查。PCB Layout设计一、布局前的准备 a、画出边框； b、定位孔和对接孔进行位置确认； c、板内元件局部的高度控制； d、重要网络的标志。PCB L

9、ayout设计二、PCB布局的顺序：a、固定元件b、有条件限制的元件c、关键元件d、面积比较大元件e、零散元件PCB Layout设计三、参照原理图，结合机构，进行布局PCB Layout设计四、布局检查：1、检查元件在二维、三维空间上是否有冲突。2、元件布局是否疏密有序，排列整齐。3、元件是否便于更换，插件是否方便。4、热敏元件与发热元件是否有距离。5、信号流程是否流畅且互连最短。6、插头、插座等机械设计是否矛盾。7、元件焊盘是否足够大。PCB Layout设计 五、手工布线 参照原理图进行预布线，检查布线是否符合电路模块要求，修改布线，并符合相应要求。PCB Layout设计一、走线规律：

10、1、走线方式 尽量走短线，特别是小信号。12mil。2、走线形状 同一层走线改变方向时，应走斜线。3、电源线与地线的设计 40100mil，高频线用地线屏蔽。4、多层板走线方向 相互垂直，层间耦合面积最小；禁止平行走线。 5、焊盘设计的控制 PCB Layout设计 二、布线首先，进行预连线，看一下项目的可连通性怎样，并根据原理图及实际情况进行器件调整，使其更加有利于走线。PCB Layout设计 三、检查走线1、间距是否合理，是否满足生产要求。 2、电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合（低的波阻抗）。3、对于关键的信号线是否采取了最佳措施，输入线及输出线要明显地分开。4、模拟

11、电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。 PCB Layout设计5、后加在PCB中的图形（如图标、注标）是否会造成信号短路。6、对一些不理想的线形进行修改。7、在PCB上是否加有工艺线？阻焊是否符合生产工艺的要求，阻焊尺寸是否合适，字符标志是否压在器件焊盘上，以免影响电装质量。8、多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。 PCB Layout设计 六、项目检查 PCB制作初步完成，“铺铜”与“补铜”,连线、连通性、间距、“孤岛”、文字标识PCB Layout设计对线路进行检查，进行补铜处理，重新排列元件标识；通过检查窗口，对项目进行间距、连通性检查。PC

12、B Layout设计 七、CAM 输出 检查无误后，生成底片，并作CAM350检查。PCB Layout设计 到此，PCB设计就完成了，最后CAM350检查，无误后，就可以送底片了。 项目完了，作存档记录。 第四部分PCB设计技巧PCB设计技巧1、为确保正确实现电路，遵循的设计准则：尽量采用地平面作为电流回路将模拟地平面和数字地平面分开如果地平面被信号走线隔断，为降低对地电流回路的干扰，应使信号走线与地平面垂直；模拟电路尽量靠近电路板边缘放置，数字电路尽量靠近电源连接端放置，这样做可以降低由数字开关引起的di/dt效应。PCB设计技巧 分隔开的地平面有时比连续的地平面有效PCB设计技巧2、无地

13、平面时的电流回路设计1、 如果使用走线，应将其尽量加粗2、应避免地环路3、如果不能采用地平面，应采用星形连接策略4、数字电流不应流经模拟器件5、高速电流不应流经低速器件PCB设计技巧如果不能采用地平面，可以采用“星形”布线策略来处理电流回路PCB设计技巧旁路或去耦电容电源入口，IC芯片电源输入PCB设计技巧旁路或去耦电容电源入口，IC芯片电源输入PCB设计技巧布局规划模拟电路放置在线路的末端PCB设计技巧印制导线宽度与容许电流PCB设计技巧高频数字电路pcb布线规则如下：1、高频数字信号线要用短线。2、主要信号线集中在pcb板中心。3、时钟发生电路应在板的中心附近，时钟扇出应采用菊链式和并联布

14、线。4、电源线应远离高频数字信号线，或用地线隔开，电路布局必须减少电流回路，电源的分布必须是低感应的（多路设计)5、输入与输出之间的导线避免平行。PCB设计技巧布线的注意事项：1、专用地线、电源线宽度应大于1mm。2、其走线应成“井”字型排列，以便是分部电流平衡。3、尽可能的缩短高频器件之间的连线，设法减少它们之间地分布参数和相互间的信号干扰。PCB设计技巧4、某些元器件或导线可能有较高的电位差，应加大它们的间距，避免放电引起意外短路。5、尽量加大电源线宽度，减少环路电阻，电源线、地线的走向和数据传递方向一致，有助于增强抗干扰能力。6、当频率高于100k时，趋附效应就十分严重了，高频电阻增大

15、第五部分EMC 知识EMC 知识电磁兼容（Electromagnetic Compatibility-EMC） 是指设备或系统在其电磁环境中正常工作且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。两个含义：1、“污染”，2、防御。EMC 知识电磁噪声耦合途径电磁噪声耦合途径传导辐射直接传导公共阻抗传导近场耦合远场耦合电导性耦合电容性耦合电感性耦合公共地阻抗耦合公共电源阻抗耦合转移阻抗传导EMC 知识电磁噪声传播途径示意图干扰源被干扰对象电 源公共地阻抗耦合转移阻抗耦合直接传导耦合辐射耦合公共电源阻抗耦合发射天线接收天线EMC 知识Ic共Ic共Ic共V共V共I差I差V差共模干扰差模干扰系

16、统 接 地EMC 知识接地按主要功能划分：A、安全地 B、信号地 C、机壳地D、屏蔽地安全接地子系统:A、防止设备漏电的安全接地B、防止雷击的安全接地A、防止设备漏电的安全接地机壳U1Z1Z2寄生阻抗AC机壳绝缘击穿EMC 知识B、防止雷击的安全接地使用高建筑物避雷针技术防雷保护面积：9h2H：避雷针离地面的高度EMC 知识信号地系统的几种形式：单点接地系统、多点地网或地平面接地系统、复合接地系统、浮地。单点信号地系统电路1电路2电路3Z Z2 2Z Z3 3Z Z1 1I2+I3I1I2I3I1+I2+I3电路1电路2电路3Z Z2 2Z Z3 3Z Z1 1I1I2I3EMC 知识多点地网

17、和地平面信号系统多用于高频（10MHz)电路。ICICICICICICICICICICICICICICICIC电源输入电容EMC 知识比较大型设备机壳接地示意图面板面板机箱1机箱2主电源地电气地机箱地集中控制组合装置接地系统示意图 在控制装置与功率变换装置中，专门设置了噪声地线，一般为继电器、接触器、马达专用，两装置之间的控制与反馈电路均采用屏蔽电缆连接，并与功率变换输出电缆及电力电缆尽量远离，其屏蔽层屏蔽层正确接地，系统分布范围通常以15m为限制为佳。信号地线噪声地线埋地铜板机壳地线功率变换装置控制装置大型分散组合系统的接地系统此接法基于地平面及地栅网具有优良接地性能地优点；计算机集中监控系

18、统必须配置专用的计算机接地系统，禁止也与其他系统接地相连，并保持足够远的距离；信号传送必须经过信号隔离与良好的屏蔽。信号地线埋地铜板噪声地线埋地铜板信号地线控制装置接地网埋地铜板接地干线机壳地线功率变换装置噪声地线机壳地线功率变换装置控制装置电气隔离计算机集中监控室的接地系统交流进线部分用EMI滤波器，将电网与系统的瞬态及高频噪声加以有效地隔离；供电柜的电源变压器采用双屏蔽，将变压器的原副边绕组之间的漏电容减少到几个pf左右，保证电网任何瞬态噪声均不会进入计算机主控电源；监控室的IN/OUT信号线，均采用屏蔽电缆，屏蔽层正确接地。屏 蔽屏 蔽 技 术屏蔽电场的条件：完善的屏蔽及屏蔽体良好接地。

19、磁 场 技 术1、采用高磁导率材料地屏蔽体进行磁屏蔽2、采用反向磁场抵消的办法，实现磁屏蔽磁 场 技 术I1IsIgAACI1IsBACRlA图可以屏蔽高频干扰源磁场，W Wc时，Is约I1。B图可以用来屏蔽低频磁场。W Wc 时，IsI1,随着W的降低，越来越多的电流将从地阻抗分流，因而达不到目的。滤 波电源EMI滤波器与电源滤波器电源EMI滤波器：IN端通常与噪声源相连，OUT端与电网相连，主要目的是防止由电力电子装置产生的传导行噪声进入电网；电源滤波器： IN端与电网相连，OUT端与电子设备直接相连，主要目的是防止电网输电线中的各种高频及瞬态噪声，通过传导耦合进入电子装置，对其进行干扰。EMI滤波器EMI的基本电路右：方框图下：原理图2G2G1EMI滤波器1大地GC412L8L71C1212GC11121C3121L622C7121GL2L4C10122GC512C212C812221L3C912L11L5C612GC1122GEMI滤波器的电路结