凌阳大学计划-PCB设计与技巧.pdf

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1、凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCBPCB设计与技巧设计与技巧凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living报 告 内 容报 告 内 容?PCB概述?PCB设计流程?PCB Layout设计?PCB Layout技巧?EMC知识?附录A、B凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living第一部分PCB概 述凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB 概 述1、PCB中文印刷

2、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。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB 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凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB 概 述4、PCB基板材料A、FR4B、聚酰亚氨C、聚四氟乙烯D、(G10)E、FR5 (G11)凌阳大学计

3、划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB 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、表面涂层凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB 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、雕刻板凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB 概 述7、PCB的基本制作工艺流程：A、下料B

4、、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、成品凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living第二部分PCB 设计流程凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB 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 输出凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB 设计流程?拿到原理图，进行分析，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

5、。?规则设置：进行线宽、线距、层定义、过孔、全局参数的设置等。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB 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。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB 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

6、。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living第三部分PCB Layout设计凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB Layout设计一、设计准备原理图分析，DRC检查。标准元件库的建立，特殊元器件的建立，印制板设计文件的建立，转网表。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB Layout设计R1141k开关电源R1084.7kB04SLT112J3123C23F103Z 1KVR1165.6kR11322kLF114

7、23R1051K+E11000uF 16VC30472C24IC1UC384212345687C25104D241N400712M11XVDD_12VD26HER10812R112177kQ12SSS7N80A123R1091kD221N400712+E4C29104+E5100uF 50VM11XD251N400712+E21000uF 16VR1104.7kR10739kD211N400712DC+Q9C92M123L03XNB04SD23HER10812LL04XB113425687109R1151DC+R11130C28D102K 1KV凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTe

8、chnology for Easy LivingPCB Layout设计LED212C11VDD_5VPWM 输入反馈电路R103200/LED热敏电阻R1049kQ10817C1234D11L03XTM4TM3A11LED112+E31uF 50VB11L04XLED412VDD_12VTM1Q11KA431123VR21K132R103200R1062kLED312TM2TEMP11R1261k凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB Layout设计CON2A_1PPWMVDD_5VQ4213PAD5_5PR233D112PW

9、MR4PAD5123456接口电路+C712BAT4L1充电电压产生电路CON2A_4PCON3A_5CON3A_3CON3A_6CON3A_4VDD_12VCON3A12341234CON2A_2PC6CON2A_3PVDD_12VGNDQ1443512345678SSSGDDDDCON2A12341234PAD5_5P5/7号号选择J412J51243凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB Layout设计Q8213BAT1R3100kCON3A_4PAD5_5PR13100KBAT4CON2A_4PPAD5_5PR17100

10、kCON2A_3PCON3A_3BAT411R18100kBAT3BAT2R11510Q6213BAT211BAT4D212CON2A_2PD412R1610KR46510BAT3BAT111VDD_12VBAT2+11R10510Q360ND021234567812345678Q260ND021234567812345678R10210KVDD_12VD312BAT3+11BAT1BAT4+11充电电路BAT2VDD_12VQ5213CON2A_1PR1510KBAT1+11VDD_12VR11D512R1410K充电控制电路Q7213R12 510CON3A_5BAT3BAT1BAT2CO

11、N3A_6BAT311凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB Layout设计二、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。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB 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。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNP

12、LUSTechnology for Easy LivingPCB 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。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB 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。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB Layout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

13、、零散元件凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB Layout设计三、参照原理图，结合机构，进行布局凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB 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。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology

14、 for Easy LivingPCB 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。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB Layout设计一、走线规律：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、焊盘设计的控制凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Liv

15、ingPCB 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。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB 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、模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB

16、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。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB 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”、文字标识凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Eas

17、y LivingPCB 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。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB Layout设计七、CAM 输出检查无误后，生成底片，并作CAM350检查。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB 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。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for E

18、asy Living第四部分PCB设计技巧凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB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。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB设计技巧分隔开的地平面有时比连续的地平面有效凌阳大学计划

19、凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB设计技巧2、无地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凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB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凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB设计技巧旁路或去耦电容电源入口，IC芯片电源输入凌阳大学计

20、划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB设计技巧旁路或去耦电容电源入口，IC芯片电源输入凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB设计技巧布局规划模拟电路放置在线路的末端凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB设计技巧印制导线宽度与容许电流凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB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

21、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。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB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。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for

22、Easy LivingPCB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，高频电阻增大凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living第五部分EMC 知识凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingEMC 知识?电磁兼容（Electromagnetic Compatibility-EMC）是指设备或系统在其电磁

23、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。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingEMC 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凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingEMC 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凌阳大学计划

24、凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingEMC 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凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living系统接地凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingEMC 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凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingA、防止设备漏电的

25、安全接地机壳U1Z1Z2寄生阻抗AC机壳绝缘击穿EMC 知识凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingB、防止雷击的安全接地EMC 知识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凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living?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3Z2Z2Z3Z3Z1Z1I2+I3I1I2I3I1+I2+I3电路1电路2电路3Z2Z2Z3Z3Z1Z1I1I2I3EMC 知识凌阳

26、大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living多点地网和地平面信号系统?多用于高频（10MHz)电路。ICICICICICICICICICICICICICICICIC电源输入电容凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingEMC 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凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living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

27、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凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living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

28、噪声地线机壳地线功率变换装置控制装置电气隔离凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living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。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living屏 蔽凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology

29、for Easy Living屏蔽技术?屏蔽电场的条件：完善的屏蔽及屏蔽体良好接地。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，实现磁屏蔽凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living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。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living滤 波凌阳大学计划凌阳大学计划.t

30、wSUNPLUSTechnology for Easy Living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。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingEMI滤波器EMI的基本电路右：方框图下：原理图2G2G1EMI滤波器1大地GC412L8L71C1212GC11121C3121L622C7

31、121GL2L4C10122GC512C212C812221L3C912L11L5C612GC1122G凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingEMI滤波器的电路结构A:低的源和负载阻抗B:高的源和负载阻抗C:低的源阻抗和高的负载阻抗D:高的源阻抗和低的负载阻抗C12ZO12Zl-12L1L2BC112Zl-012C212Z0-012AL1ZO12L1Zl-12L2Zl-012DC212CZO012L1C212C112C112L2凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living电源EMI滤波

32、器允许的最大串联电感：Lmax=Umax/2fmImUmax:允许电感器上的电压降Lmax:允许串连电感的数值Fm:电网频率Im:网测额定工作电流凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living电源EMI滤波器允许的最大滤波电容：Cy=Ig/(Um*2 fm)Cy:最大滤波电容Ig:接地漏电流Um:电网电压fm:电网频率对于小功率电子设备：Lmax Cmax100uHuF凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living附A：原理图规范?1、原理图使用模块化方式绘制，这样利于读原理图，又利于模块化布局

33、。?2、原理图大部分的PCB封装要确认下来，个别器件没有封装，作个标志，利于我们建库、添加封装。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living原理图规范?3、原理图必须通过DRC检验。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living原理图规范?DRC检查：凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living附B：PCB检查?1、检查线路设计是否与原理图设计思想一致。?2、检查定位孔与PCB的大小，以及固定键安装位置是否与机构相吻合。?3、结合EMC知识，看PCB 是否有不符合EMC常规的线路。凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB检查4、检查PCB封装是否与实物相对应。1）三极管、稳压器件的封装。78xx79xx地入出地出入123稳压电源入出地入地出123稳压电源E EBCECB三极管封装凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy LivingPCB检查2)双排插件：1714817814113214凌阳大学计划凌阳大学计划.twSUNPLUSTechnology for Easy Living谢 谢 大 家！