利用protel99se設計PCB的一點體會

一．    布局和布線是PCB設計中的兩個最重要的內容

所謂布局就是把電路圖上所有的元器件都合理地安排到有限面積的PCB上。最關鍵的問題是：開關、按鈕、旋鈕等操作件，以及結構件（以下簡稱“特殊元件”）等，必須被安排在指定的位置上；其他元器件的位置安排，必須同時兼顧到布線的布通率和電氣效能的最佳化，以及今後的生產工藝和造價等多方面因素。這種“兼顧”往往是對硬體設計師水平和經驗的挑戰。

布 線就是在布局之後，通過設計銅箔的走線圖，按照原理圖連通所有的走線。顯然，布局的合理程度直接影響布線的成功率，往往在布線過程中還需要對布局作適當的 調整。布線設計可以採用雙層走線和單層走線，對於極其複雜的設計也可以考慮採用多層布線方案，但為了降低產品的造價，一般應盡量採用單層布線方案。結合自 己做過雙面板和四層板的設計。

二、ＰＣＢ設計的一般原則

1.ＰＣＢ尺寸大小和形狀的確定

　　首先根據產品的機械結構確定。當空間位置較富餘時，應盡量選擇小面積的ＰＣＢ。因為面積太大時，印製線條長，阻抗增加，抗雜訊能力下降，成本也增加，但還要充分考慮到元器件的散熱和鄰近走線易受幹擾等因素。

　　就目前我們這個項目來說，我對機械設計對PCB設計的影響的體會是相當深的，

不 一般吧，這三塊板子，那塊是規規矩矩的，這都是由於我們產品自身的原因導致機械結構的特殊，而機械結構的特殊，就對電路板本身的外形結構進行的限制和規 定。電路板之間的訊號串連也有了相應的特性要求。但這些都是不能避免的，因為產品為市場所要求，市場的變化多端的，所以產品也是變化多端的，設計為產品而 服務。

　　2.布局

　　· 特殊元件的布局原則

　

　　①儘可能縮短高頻元器件之間的連線，設法減少它們的分布參數和相互間的電磁幹擾。易受幹擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應盡量遠離。

　

　　②某些元器件或導線之間可能有較高的電位差，應加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應盡量布置在調試時手不易觸及的地方。

　　

　　③重量超過１５ｇ的元器件、應當用支架加以固定，然後焊接。那些又大又重、發熱量多的元器件，不宜裝在印製板上，而應裝在整機的機箱底板上，且應考慮散熱問題。熱敏元件應遠離發熱元件。

　

　　④對於電位器、可調電感線圈、可變電容器、微動開關等可調元件的布局應考慮整機的結構要求。若是機內調節，應放在印製板上方便於調節的地方；若是機外調節，其位置要與調節旋鈕在機箱面板上的位置相適應。

　　

　　⑤應留出PCB定位孔及固定支架所佔用的位置。

　以上各條都是需要做過對應的相關設計採用較深的體會，第二條我的體會最淺，因為沒有做過這種元件和導線之間有較高電壓差的這種PCB。其他幾條都還是有所體會的，主要就是一個原則：做出來的板子要和它周圍的結構相容，要和放在它上面的元件相容，要滿足一些基本的電氣要求。

　　· 普通元器件的布局原則

　

　　①按照電路的流程安排各個電路單元的位置，使布局便於訊號流通，並使訊號儘可能保持一致的流向。

　　這 一條我體會很深，第一次做板子的時候，面對幾百個花花綠綠的元件，完全不知道該這麼去把它們組織都一起去，當時就奇怪憑什麼這個元件要這樣放，那個元件要 那樣放。就是因為心裡沒有這條原則，原來自己布局出來的板子，在利用自動布線時，布通率是很低的，後來，做多了，就慢慢的體會到了這一入門級的基本原則。

在首先滿足機械結構的前提下，在給定的平面空間裡，布局的基本原則就是按照電路的流程來安排各個電路單元的位置。

其實這一條解釋了，如何對各個主要元件進行布局。

　　②以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。元器件應均勻、整齊、緊湊地排列在ＰＣＢ上．盡量減少和縮短各元器件之間的引線和串連。

　　

這是在滿足第一原則的前提下，盡一步的更細的解釋了如何對電阻電容這些分離元件進行正確的布局。

　　③在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數。一般電路應儘可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀．而且裝焊容易．易於批量生產。

　　我做過的高頻電路最大的為270MHz，但是，由於當時的種種原因，導致了對這種理解不是很深刻，當時也是在有經驗的人的指導下完成了，又因為只做過一種這樣的高頻板，所以對如何通過考慮元件的分布參數來布局不能理解。目前，我們非同步電機ECU部分的訊號最高頻率為控制電機用的PWM訊號，約為30KHz左右。（晶振為8MHz的晶振，都是在版面配置階段中，晶振和8346的距離很近，幾乎直接輸出到8346，而且只有這一個地方，所以可以不用考慮。）所以幾乎完成可以不用考慮元件的高頻特性。

　　④位於電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小於２ｍｍ。電路板的最佳形狀為矩形。長寬比為３：２成４：３。電路板面尺寸大於２００ｘ１５０ｍｍ時．應考慮電路板所受的機械強度。

　　這一條通過最近的工作，我還是有較為深刻的體會的，元器件離電路板邊緣一般不小於２ｍｍ，這主要是考慮了在對PCB裝配進行外協大規模加工的時候，留給貼片機器的夾持距離。

　　3．布線

　

　　①相同訊號的電路模組輸入端與輸出端的導線應盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發生反饋藕合。

　　

　　②印製銅鉑導線的最小寬度主要由導線與絕緣基扳間的黏附強度和流過它們的電流值決定。當銅箔厚度為 ０． ０５ｍｍ，導線寬度為１．５ｍｍ時，通過２Ａ的電流，溫升不會高於３℃，可滿足一般的設計要求，其他情況下的銅鉑寬度選擇可依次類推。對於整合電路，尤其 是數字電路，通常選０．０２－０．３ｍｍ導線寬度就可以了。當然，只要允許，還是儘可能用寬線．尤其是電源線和地線。導線的最小間距主要由最壞情況下的線 間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對於整合電路，尤其是數字電路，只要工藝允許，可使間距小至０．５ｍｍ。

　

　　③由於直角或銳角在高頻電路中會影響電氣效能，因此印製銅鉑導線的拐彎處一般取圓弧形。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則．長時間受熱時，易發生銅箔膨脹和脫落現象。必須用大面積銅箔時，最好用柵格狀．這樣有利於排除銅箔與基板間粘合劑受熱產生的揮發性氣體。

其實原來我一直都沒有想過為什麼在PCB設計完成後，要對PCB進 行敷銅，只是人家有經驗的同事這樣做，我自己也這樣做，後來有了一點認識，以為敷銅就是用來串連各個地網路節點。在做我們這個項目的時候，劉老師要求在敷 銅前，將所有的地網路都串連都一起，這才讓我認識到：敷銅並不是僅僅把各個地網路節點串連到一起這麼簡單。查了一下資料，敷銅大概有以下幾個理由：1. 起屏蔽作用。2. PCB工藝要求。3. 可以保證訊號完整性，給高頻數字訊號一個完整的迴流路徑。4.散熱。

三．            做四層板時，如何分割內電層

   在protel99中，內電層採用反轉顯示的方法顯示電源層上的圖件。放置在內部電源層上的導線及填充等物件在實際生產出來的電路板上是沒有銅箔的，而PCB電路板中沒有填充的地區在實際的電路板上卻是實心的銅箔。

  如果需要多個電源網際網路共用一個內部電源層時，就需要對內部電源層進行分割，但是在分割內部電源層之前，使用者必須對具有電源網路的焊盤和過孔進行重新布局，盡量將具有同一個電源網路的焊盤和過孔放置到一個相對集中的地區。

上面的兩段只是提了在進行內電層分割時的大原則和首要原則，但是，在實踐中，分割內電層並不是如此的簡單，我們還必須理解下面這個原則：

即：在進行內電層分割時，隔離帶不要跨接在內電層串連焊盤上。

的這個分割方式是沒有問題的，隔離帶是不能跨接在內電層串連焊盤上，但是可以跨接在串連焊盤上。