PCB 中电源的处理

在 PCB 设计中,布线是完成产品设计的重要步骤,可以说前面的准备工作都是为它而做的, 在整个 PCB 中,以布线的设计过程限定最高,技巧最细、工作量最大。PCB 布线有单面布线、 双面 布线及多层布线。布线的方式也有两种:自动布线及交互式布线,在自动布线之前, 可以用交互式 预先对要求比较严格的线进行布线,输入端与输出端的边线应避免相邻平行, 以免产生反射干扰。 必要时应加地线隔离,两相邻层的布线要互相垂直,平行容易产生寄生耦合。

自动布线的布通率,依赖于良好的布局,布线规则可以预先设定, 包括走线的弯曲次数、导通 孔的数目、步进的数目等。一般先进行探索式布经线,快速地把短线连通, 然后进行迷宫式布线, 先把要布的连线进行全局的布线路径优化,它可以根据需要断开已布的线。 并试着重新再布线,以 改进总体效果。

对目前高密度的 PCB 设计已感觉到贯通孔不太适应了, 它浪费了许多宝贵的布线通道,为解决 这一矛盾,出现了盲孔和埋孔技术,它不仅完成了导通孔的作用, 还省出许多布线通道使布线过程 完成得更加方便,更加流畅,更为完善,PCB 板的设计过程是一个复杂而又简单的过程,要想很好 地掌握它,还需广大电子工程设计人员去自已体会,才能得到其中的真谛。

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1 电源、地线的处理
既使在整个 PCB 板中的布线完成得都很好,但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,有时甚至影响到产品的成功率。所以对电、 地线的布线要认真对待,把电、地 线所产生的噪音干扰降到最低限度,以保证产品的质量。

对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因, 现只对 降低式抑制噪音作以表述:

(1)众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。

(2)尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号 线,通常信号线宽为:0.2_{0.3mm,最细宽度可达0.05}0.07mm,电源线为1.2~2.5 mm,对数字电 路的 PCB 可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用)

(3)用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成 多层板,电源,地线各占用一层。

2 数字电路与模拟电路的共地处理
现在有许多 PCB 不再是单一功能电路(数字或模拟电路),而是由数字电路和模拟电路混合构成 的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题,特别是地线上的噪音干扰。

数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强,对信号线来说,高频的信号线尽可能远离敏感的模拟 电路器件,对地线来说,整个 PCB 对外界只有一个结点,所以必须在 PCB 内部进行处理数、模共地 的问题,而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连,只是在 PCB 与外界连接的 接口处(如插头等)。数字地与模拟地有一点短接,请注意,只有一个连接点。也有在 PCB 上不共地的,这由系统设计来决定。

3 信号线布在电(地)层上
在多层印制板布线时,由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多,再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量,成本也相应增加了,为解决这个矛盾,可以考虑在电(地)层上进行布 线。首先应考虑用电源层,其次才是地层。因为最好是保留地层的完整性。

4 大面积导体中连接腿的处理
在大面积的接地(电)中,常用元器件的腿与其连接,对连接腿的处理需要进行综合的考虑 ,就 电气性能而言,元件腿的焊盘与铜面满接为好,但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如:1焊接 需要大功率加热器。2容易造成虚焊点。所以兼顾电气性能与工艺需要,做成十字花焊盘,称之为热 隔离(heat shield)俗称热焊盘(Thermal),这样,可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可 能性大大减少。多层板的接电(地)层腿的处理相同。

5 布线中网络系统的作用
在许多 CAD 系统中,布线是依据网络系统决定的。网格过密,通路虽然有所增加,但步进太小,图场的数据量过大,这必然对设备的存贮空间有更高的要求,同时也对象计算机类电子产品的运算速 度有极大的影响。而有些通路是无效的,如被元件腿的焊盘占用的或被安装孔、定们孔所占用的等 。 网格过疏,通路太少对布通率的影响极大。所以要有一个疏密合理的网格系统来支持布线的进行。

标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸(2.54mm),所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍数,如:0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。

6 设计规则检查(DRC)
布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规 则是否符合印制板生产工艺的需求,一般检查有如下几个方面:

(1)线与线,线与元件焊盘,线与贯通孔,元件焊盘与贯通孔,贯通孔与贯通孔之间的距离是 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)?在 PCB 中是 否还有能让地线加宽的地方。

(3)对于关键的信号线是否采取了最佳措施,如长度最短,加保护线,输入线及输出线被明显 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。

(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。