印制電路板的設(shè)計技巧

目前電子器材用于各類電子設(shè)備和系統(tǒng)仍然以印制電路板為主要裝配方式。實踐證明，即使電路原理圖設(shè)計正確，印制電路板設(shè)計不當(dāng)，也會對電子設(shè)備的可靠性產(chǎn)生不利影響。例如，如果印制板兩條細(xì)平行線靠得很近，則會形成信號波形的延遲，在傳輸線的終端形成反射噪聲。因此，在設(shè)計印制電路板的時候，應(yīng)注意采用正確的方法。 A、地線設(shè)計 在電子設(shè)備中，接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來使用，可解決大部分干擾問題。電子設(shè)備中地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機(jī)殼地(屏蔽地)、數(shù)字地(邏輯地)和模擬地等。在地線設(shè)計中應(yīng)注意以下幾點

A、地線設(shè)計在電子設(shè)備中，接地是控制干擾的重要方法。

如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來使用，可解決大部分干擾問題。電子設(shè)備中地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機(jī)殼地(屏蔽地)、數(shù)字地(邏輯地)和模擬地等。在地線設(shè)計中應(yīng)注意以下幾點：

1.正確選擇單點接地與多點接地 在低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHz，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大，因而應(yīng)采用一點接地。當(dāng)信號工作頻率大于10MHz時，地線阻抗變得很大，此時應(yīng)盡量降低地線阻抗，應(yīng)采用就近多點接地。當(dāng)工作頻率在1～10MHz時，如果采用一點接地，其地線長度不應(yīng)超過波長的1/20，否則應(yīng)采用多點接地法。

2.將數(shù)字電路與模擬電路分開 電路板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開，而兩者的地線不要相混，分別與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。

3.盡量加粗接地線 若接地線很細(xì)，接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子設(shè)備的定時信號電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞。因此應(yīng)將接地線盡量加粗，使它能通過三位于印制電路板的允許電流。如有可能，接地線的寬度應(yīng)大于3mm。

4.將接地線構(gòu)成閉環(huán)路 設(shè)計只由數(shù)字電路組成的印制電路板的地線系統(tǒng)時，將接地線做成閉環(huán)路可以明顯的提高抗噪聲能力。其原因在于：印制電路板上有很多集成電路組件，尤其遇有耗電多的組件時，因受接地線粗細(xì)的限制，會在地結(jié)上產(chǎn)生較大的電位差，引起抗噪聲能力下降，若將接地結(jié)構(gòu)成環(huán)路，則會縮小電位差值，提高電子設(shè)備的抗噪聲能力。

B、電磁兼容性設(shè)計

電磁兼容性是指電子設(shè)備在各種電磁環(huán)境中仍能夠協(xié)調(diào)、有效地進(jìn)行工作的能力。電磁兼容性設(shè)計的目的是使電子設(shè)備既能抑制各種外來的干擾，使電子設(shè)備在特定的電磁環(huán)境中能夠正常工作，同時又能減少電子設(shè)備本身對其它電子設(shè)備的電磁干擾。

1.選擇合理的導(dǎo)線寬度 由于瞬變電流在印制線條上所產(chǎn)生的沖擊干擾主要是由印制導(dǎo)線的電感成分造成的，因此應(yīng)盡量減小印制導(dǎo)線的電感量。印制導(dǎo)線的電感量與其長度成正比，與其寬度成反比，因而短而精的導(dǎo)線對抑制干擾是有利的。時鐘引線、行驅(qū)動器或總線驅(qū)動器的信號線常常載有大的瞬變電流，印制導(dǎo)線要盡可能地短。對于分立組件電路，印制導(dǎo)線寬度在1.5mm左右時，即可完全滿足要求;對于集成電路，印制導(dǎo)線寬度可在0.2～1.0mm之間選擇。

2.采用正確的布線策略 采用平等走線可以減少導(dǎo)線電感，但導(dǎo)線之間的互感和分布電容增加，如果布局允許，最好采用井字形網(wǎng)狀布線結(jié)構(gòu)，具體做法是印制板的一面橫向布線，另一面縱向布線，然后在交叉孔處用金屬化孔相連。 為了抑制印制板導(dǎo)線之間的串?dāng)_，在設(shè)計布線時應(yīng)盡量避免長距離的平等走線。

C、去耦電容配置

在直流電源回路中，負(fù)載的變化會引起電源噪聲。例如在數(shù)字電路中，當(dāng)電路從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種狀態(tài)時，就會在電源線上產(chǎn)生一個很大的尖峰電流，形成瞬變的噪聲電壓。配置去耦電容可以抑制因負(fù)載變化而產(chǎn)生的噪聲，是印制電路板的可靠性設(shè)計的一種常規(guī)做法，配置原則如下： ●電源輸入端跨接一個10～100uF的電解電容器，如果印制電路板的位置允許，采用100uF以上的電解電容器的抗干擾效果會更好。 ●為每個集成電路芯片配置一個0.01uF的陶瓷電容器。如遇到印制電路板空間小而裝不下時，可每4～10個芯片配置一個1～10uF鉭電解電容器，這種器件的高頻阻抗特別小，在500kHz～20MHz范圍內(nèi)阻抗小于1Ω，而且漏電流很小(0.5uA以下)。 ●對于噪聲能力弱、關(guān)斷時電流變化大的器件和ROM、RAM等存儲型器件，應(yīng)在芯片的電源線(Vcc)和地線(GND)間直接接入去耦電容。 ●去耦電容的引線不能過長，特別是高頻旁路電容不能帶引線。

D、印制電路板的尺寸與器件的布置

印制電路板大小要適中，過大時印制線條長，阻抗增加，不僅抗噪聲能力下降，成本也高;過小，則散熱不好，同時易受臨近線條干擾。 在器件布置方面與其它邏輯電路一樣，應(yīng)把相互有關(guān)的器件盡量放得靠近些，這樣可以獲得較好的抗噪聲效果。時鐘發(fā)生器、晶振和CPU的時鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，要相互靠近些。易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路等應(yīng)盡量遠(yuǎn)離邏輯電路，如有可能，應(yīng)另做電路板，這一點十分重要。

E、散熱設(shè)計

從有利于散熱的角度出發(fā)，印制版最好是直立安裝，板與板之間的距離一般不應(yīng)小于2cm，而且器件在印制版上的排列方式應(yīng)遵循一定的規(guī)則： ·對于采用自由對流空氣冷卻的設(shè)備，最好是將集成電路(或其它器件)按縱長方式排列;對于采用強(qiáng)制空氣冷卻的設(shè)備，最好是將集成電路(或其它器件)按橫長方式排。 ·同一塊印制板上的器件應(yīng)盡可能按其發(fā)熱量大小及散熱程度分區(qū)排列，發(fā)熱量小或耐熱性差的器件(如小信號晶體管、小規(guī)模集成電路、電解電容等)放在冷卻氣流的最上流(入口處)，發(fā)熱量大或耐熱性好的器件(如功率晶體管、大規(guī)模集成電路等)放在冷卻氣流最下游。 ·在水平方向上，大功率器件盡量靠近印制板邊沿布置，以便縮短傳熱路徑;在垂直方向上，大功率器件盡量靠近印制板上方布置，以便減少這些器件工作時對其它器件溫度的影響。

對溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區(qū)域(如設(shè)備的底部)，千萬不要將它放在發(fā)熱器件的正上方，多個器件最好是在水平面上交錯布局。 ·設(shè)備內(nèi)印制板的散熱主要依靠空氣流動，所以在設(shè)計時要研究空氣流動路徑，合理配置器件或印制電路板?？諝饬鲃訒r總是趨向于阻力小的地方流動，所以在印制電路板上配置器件時，要避免在某個區(qū)域留有較大的空域。

關(guān)于印制電路板

印制電路板，又稱印刷電路板、印刷線路板，簡稱印制板，英文簡稱PCB(printed circuit board )或PWB(printed wiring board)，以絕緣板為基材，切成一定尺寸，其上至少附有一個導(dǎo)電圖形，并布有孔(如元件孔、緊固孔、金屬化孔等)，用來代替以往裝置電子元器件的底盤，并實現(xiàn)電子元器件之間的相互連接。由于這種板是采用電子印刷術(shù)制作的，故被稱為“印刷”電路板。習(xí)慣稱“印制線路板”為“印制電路”是不確切的，因為在印制板上并沒有“印制元件”而僅有布線。

它是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體。

電路板拼板規(guī)范

1 電路板 拼板寬度≤260mm(SIEMENS線)或≤300mm(FUJI線);如果需要自動點膠，PCB拼板寬度×長度≤125 mm×180 mm

2 拼板外形盡量接近正方形，推薦采用2×2、3×3、……拼板;但不要拼成陰陽板

3 電路板 拼板的外框(夾持邊)應(yīng)采用閉環(huán)設(shè)計，確保PCB拼板固定在夾具上以后不會變形

4 小板之間的中心距控制在75 mm～145 mm之間

5 拼板外框與內(nèi)部小板、小板與小板之間的連接點附近不能有大的器件或伸出的器件，且元器件與PCB板的邊緣應(yīng)留有大于0.5mm的空間，以保證切割刀具正常運(yùn)行

6 在拼板外框的四角開出四個定位孔，孔徑4mm±0.01mm;孔的強(qiáng)度要適中，保證在上下板過程中不會斷裂;孔徑及位置精度要高，孔壁光滑無毛刺

7 電路板 拼板內(nèi)的每塊小板至少要有三個定位孔，3≤孔徑≤6 mm，邊緣定位孔1mm內(nèi)不允許布線或者貼片

8 用于 電路板 的整板定位和用于細(xì)間距器件定位的基準(zhǔn)符號，原則上間距小于0.65mm的QFP應(yīng)在其對角位置設(shè)置;用于拼版 電路板的定位基準(zhǔn)符號應(yīng)成對使用，布置于定位要素的對角處。

9 設(shè)置基準(zhǔn)定位點時，通常在定位點的周圍留出比其大1.5 mm的無阻焊區(qū)

由于印刷電路板并非一般終端產(chǎn)品，因此在名稱的定義上略為混亂，例如：個人電腦用的母板，稱為主板，而不能直接稱為電路板，雖然主機(jī)板中有電路板的存在，但是并不相同，因此評估產(chǎn)業(yè)時兩者有關(guān)卻不能說相同。再譬如：因為有集成電路零件裝載在電路板上，因而新聞媒體稱他為IC板，但實質(zhì)上他也不等同于印刷電路板。

拼版

PCB設(shè)計完成因為PCB板形太小，不能滿足生產(chǎn)工藝要求，或者一個產(chǎn)品由幾塊PCB組成，這樣就需要把若干小板拼成一個面積符合生產(chǎn)要求的大板，或者將一個產(chǎn)品所用的多個PCB拼在一起而便于生產(chǎn)電裝。前者類似于郵票板，它既能夠滿足PCB生產(chǎn)工藝條件也便于元器件電裝，在使用時再分開，十分方便;后者是將一個產(chǎn)品的若干套PCB板拼裝在一起，這樣便于生產(chǎn)，也便于對一個產(chǎn)品齊套，清楚明了。從而能夠進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn),節(jié)約成本,產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益!