印制板技术相关知识.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流印制板技术相关知识发布时间:2008-5-29访问次数:一概述印制板(pcbprinted circuit board)也叫印制电路板、印刷电路板。多层印制板,就是指两层以上的印制板,它是由几层绝缘基板上的连接导线和装配焊接电子元件用的焊盘组成,既具有导通各层线路,又具有相互间绝缘的作用。随着smt(表面安装技术)的不断发展,以及新一代smd(表面安装器件)的不断推出,如qfp、qfn、csp、bga(特别是mbga),使电子产品更加智能化、小型化,因而推动了pcb工业技术的重大改革和进步。自1991年ibm公司首先成功开发出高密度多层板(s
2、lc)以来,各国各大集团也相继开发出各种各样的高密度互连(hdi)微孔板。这些加工技术的迅猛发展,促使了pcb的设计已逐渐向多层、高密度布线的方向发展。多层印制板以其设计灵活、稳定可靠的电气性能和优越的经济性能,现已广泛应用于电子产品的生产制造中。下面,作者以多年设计印制板的经验 ,着重印制板的电气性能,结合工艺要求,从印制板稳定性、可靠性方面,来谈谈多层制板设计的基本要领。二印制板设计前的必要工作1. 认真校核原理图:任何一块印制板的设计,都离不开原理图。原理图的准确性,是印制板正确与否的前提依据。所以,在印制板设计之前,必须对原理图的信号完整性进行认真、反复的校核,保证器件相互间的正确连接
3、。2. 器件选型:元器件的选型,对印制板的设计来说,是一个十分重要的环节。同等功能、参数的器件,封装方式可能有不同。封装不一样,印制板上器件的焊孔(盘)就不一样。所以,在着手印制板设计之前,一定要确定各个元器件的封装形式。多层板在器件选型方面,必须定位在表面安装元器件(smd)的选择上,smd以其小型化、高度集成化、高可靠性、安装自动化的优点而广泛应用于各类电子产品上。同时,在器件选用上,不仅要注意器件的特性参数应符合电路的需求,也要注意器件的供应,避免器件停产问题;同时应意识到:目前很多国产器件,如片状电阻、电容、连接器、电位器等的质量已逐渐达到进口器件的水平,且有货源充足、交货期短、价格便
4、宜等优势。所以,在电路许可的条件下,应尽量考虑采用国产器件。三多层印制板设计的基本要求1板外形、尺寸、层数的确定任何一块印制板,都存在着与其他结构件配合装配的问题,所以,印制板的外形与尺寸,必须以产品整机结构为依据。但从生产工艺角度考虑,应尽量简单,一般为长宽比不太悬殊的长方形,以利于装配,提高生产效率,降低劳动成本。层数方面,必须根据电路性能的要求、板尺寸及线路的密集程度而定。对多层印制板来说,以四层板、六层板的应用最为广泛,以四层板为例,就是两个导线层(元件面和焊接面)、一个电源层和一个地层,如图1。图 1 多层印制板结构说明多层板的各层应保持对称,而且最好是偶数铜层,即四、六、八层等。因
5、为不对称的 双面印制板的电磁兼容性设计 录入:tai-yan |时间:2007-07-24 00:22:20 | 作者: | 来源:采集所得 | 浏览:98次 广告位招商QQ:407968286上海电子元器件专业供应商:电话:021-52857981电话:021-52857982qq:394985214联系人:顾先生/谭小姐广告位招商QQ:407968286 摘要:从电子系统电磁兼容性角度出发,详细地叙述了双面印制电路板上的元器件的布局、供电线路和信号线路的布线原则;并对双面印制板的自动布线进行讨论。 印制电路板(简称印制板)是电子应用系统中元器件、电源线和信号线的高度集合体。印制板设计的好坏
6、对其系统的电磁兼容性的能力有很大的影响,因此印制板的设计决不单是元器件与线路的简单布局、排布,只要有意识加强电磁兼容性设计,才能使其系统的抗干扰能力增强,稳定性提高。 对于常用的单片机系统,时钟频率一般在412 MHz,其余的集成电路多为74HC和74LS系列,若采用单面的印制板,很难满足需要,采用多层的,代价又太大,所以大多采用双面印制板。使用双面印制板时,只要充分地考虑了电磁兼容性问题,是可以满足应用方面要求的。 当然,单片机系统的电磁兼容性所涉及的问题是方方面面的。本文只就双面印制板面上单元电路(或元器件)的布局、线路的布置等与电磁兼容性相关问题进行简要地分析,并相应地给出具体措施。1
7、印制板上单元电路的布局 双面印制板上各种单元电路的相互位置,直接影响系统的电磁兼容性。因此对将要使用单元电路的进行甄别就显得很重要。根据单元电路在使用中对电磁兼容性的敏感程度的不同进行分组。分组的目的是为了按组对印制板区间进行分割,让同组元器件放在一起,以便于在空间上保证各组间的元器件不产生相互干扰。一般按工作速度快慢或电源电压的等级进行分组。1.1按工作速度的快慢分组布局 单元电路工作频率越高,速度就越快,信号的频谱也就越丰富;高频分量比例越大,对外干扰也就越强。可根据单元电路的工作频率分为高速电路(如微处理器),中速电路(如显示处理),低速电路(如接口)和模拟电路(如模拟信号放大器)。多种
8、速度电路在印制板上的布局一般如图1所示。1.2按工作电源电压的等级分组布局 一般说来电源电压不同,电路的种类往往不同。例如,数字电路用5v的较多,模拟电路中运算放大器等用12v、15v较多;若用同种电源电压的电路中仍有数字与模拟元器件之分,还可以再分组。不同的电源电压的等级布局如图2所示。 注意:不能将电源电压等级不同的元器件交叉重叠,以防止相互串扰。其元器件分布的合理性如图3所示。2 地线和电源线的布置 从解决电磁兼容性着眼,印制板上的线,以地线最为重要,所以对双面印制板来说地线要布置得特别合理。2.1采用分类的地线 地线分类是根据不同的电源电压、数字与模拟、高速与低速和大电流与小电流等分别
9、设置地线。分类设地的目的是为了防止其地线阻抗耦合干扰。双面印制板用轨线作地线,即使轨线较宽,电感量也不能忽略,高频电流通过时仍有可观的电压降,所以一般采用分地方法。所谓的分地,就是在布线时分开,而最后都汇集到直流电源的一点地上。2.2采用网状结构的地线 对于同类单元电路(或元器件)提高电磁兼容性效果的有效方法是采用网状结构地线如图4所示。图中实线为正面轨线,虚线为反面轨线,实线与虚线相互垂直,交叉点处由金属化孔连接。这样电流可以就近回流。图4中的垂直地线可能给正面布线造成一定困难,可用小型母线来替代,并与电源供电线连结起来如图5所示。图中垂直的宽线条代表小型电流母线,可以装卸,便于调度。2.3
10、供电线应与地线配合布置 应从两个方面入手,一是尽可能减少供电线路的特性阻抗;二是减小供电回路面积。 双面印制板的供电线路是由轨线组成的,为减小供电用轨线对的特性阻抗,供电轨线和地轨线应尽可能地宽,并且利用正反面使它们相互平行靠近,若可能的话相互放置对应面,使供电环路面积减小到最低程度。不同的供电环路不要相互重叠,以便于减小电磁的干扰。2.4退耦电容的配置 双面板上采用轨线对供电,除了注意轨线对的走线方式,同时应在每片集成电路旁加容量为0.010.10 uF的高频去耦电容,还应在印制板连接的电源轨线对引入处加一个高频去耦电容和一个容量110 uF的低频滤波电容,以进一步提高电源去耦滤波的低频特性
11、。3 信号线的布置3.1 不相容的信号应相互隔离 高频与低频、电流大与电流小、数字与模拟信号是不相容的。在考虑了不相容元器件的位置后,在信号线的布置上仍应该注意它们之间的隔离,以免相互之间产生耦合干扰。一般可采取以下措施: (1)不相容的信号线应相互远离,不要平行;分布在正反两面的信号线应相互垂直。以减少线间的电场和磁场的耦合干扰。 (2)高速信号线尤其是时钟线应尽可能地短,必要时可在高速信号线的两边加隔离地线。 (3)作为单元电路的输入、输出的信号线应布置在各自区域,不要交叉。3.2尽量减小信号环路的面积 减小信号环路面积,减少环路的重叠,对于大电流环路抗串扰尤为重要。在双面板上,信号线及其
12、回流线应该紧靠一起布置,最好每条信号线都有自己的回流线,尤其是直流放大器,否则容易给电路造成干扰。4 其它电磁兼容性措施4.1 走线形状不要有缠结和分支或硬拐角。因为那样可能会破坏导线特性阻抗的一致性或导致反射和产生谐波或局部高电压引起放电现象。一般优先选用和避免采用的印制导线形状,如图6所示。4.2在敏感元器件接线端头和印制板的边框用地、环保护起来,如图7所示。注意保护环不能充当电流回线,只能单点接地。4.3不要在印制板上留下空白的铜皮层。因为它们既可能充当发射天线,也可能充当接收天线,必须将它们接地。4.4 I/O驱动电路尽可能靠近印制板边,让它们尽快地离开印制板。4.5 闲置不用的门电路
13、输入、输出不要悬空;闲置不用的运算放大器同相输入端要接地,反相输入端接其输出。5 有选择地使用自动布线 印制板布线大多采用布线软件来进行自动布线,这是造成印制板电磁兼容性能力下降的主要原因。自动布线软件事先根据人为规定方法进行布线,其布线的原则大多数都是充分利用印制板的面积资源,目前尚未见到有判断识别相邻件或线相容性能力的自动布线软件。由于双面印制板的可用面积资源有限,所以设计者应谨慎使用自动布线,亲自参与一部分布线工作。一般手工操作的有:1. 印制板区域的分割(元器件的布置); 2. 地线与供电线的布置; 3. 高速信号线的布置(可首批自动布线); 4. 敏感器件的线及线端保护等。6 结束语
14、 本文从实用的角度讨论了双面印制电路设计中的电磁兼容性技术。根据我们多年在单片机系统应用开发中的经验,力求从实用的角度出发,给出了双面印制板设计中的一些相应抗干扰措施。参考文献:1陈穷电磁兼容性工作设计手册M北京:国际工业出版社,19932何立民编单片机应用系统设计M北京:北京航天航空大学出版社,19843沙斐机电一体化系统的电磁兼容技术M北京:中国电力出版社,19994汤元信电子工艺及电子工程设计M北京:北京航天航空大学出版社,1999PCB载流能力计算2008-06-09 00:29:55 来源:转载 作者:不详 【大 中 小】 点击: 10 评论:0 条PCB载流能力的计算一直缺乏权威的
15、技术方法、公式,经验丰富CAD工程师依靠个人经验能作出较准确的判断。但是对于CAD新手,不可谓遇上一道难题。PCB的载流能力取决与以下因素:线宽、线厚(铜箔厚度)、容许温升。大家都知道,PCB走线越宽,载流能力越大。在此,请告诉我:假设在同等条件下,10MIL的走线能承受1A,那么50MIL的走线能承受多大电流,是5A吗?答案自然是否定的。请看以下来自国际权威机构提供的数据:线宽的单位是:Inch数据来源:MIL-STD-275 Printed Wiring for Electronic EquipmentPCB层叠设计基本原则2008-06-09 00:29:58 来源:转载 作者:不详 【
16、大 中 小】 点击: 7 评论:0 条编者按:PCB层叠方案需要考虑的因素众多,作为CAD工程师,他往往关注的是尽可能多一些布线层,以达到后期布线的便利,当然,信号质量、EMC问题也是CAD工程师关注的重点;而对于成本工程师而言,他的想法是:能不能再少2层?对于PCB生产商而言:层叠结构是否对称则是其关注重点。一个高明的CAD工程师需要做的是:如何综合考虑各方意见,达到最佳结合点。以下为EDADOC专家根据个人在通讯产品PCB设计的多年经验,所总结出来的层叠设计参考,与大家共享。 PCB层叠设计基本原则 CAD工程师在完成布局(或预布局)后,重点对本板的布线瓶径处进行分析,再结合EDA软件关于
17、布线密度(PIN/RAT)的报告参数、综合本板诸如差分线、敏感信号线、特殊拓扑结构等有特殊布线要求的信号数量、种类确定布线层数;再根据单板的电源、地的种类、分布、有特殊布线需求的信号层数,综合单板的性能指标要求与成本承受能力,确定单板的电源、地的层数以及它们与信号层的相对排布位置。 单板层的排布一般原则: A)与元件面相邻的层为地平面,提供器件屏蔽层以及为顶层布线提供回流平面; B)所有信号层尽可能与地平面相邻(确保关键信号层与地平面相邻); C)主电源尽可能与其对应地相邻; D)尽量避免两信号层直接相邻; E)兼顾层压结构对称。 具体PCB的层的设置时,要对以上原则进行灵活掌握,根据实际单板
18、的需求,确定层的排布,切忌生搬硬套。以下给出常见单板的层排布推荐方案,供大家参考(不限于这些,可根据实际情况衍生多种组合)注:SSIGNAL LAYER PPOWER LAYER GGROUND LAYER常用模拟/混合电路仿真分析方法介绍2008-06-09 00:29:58 来源:转载 作者:不详 【大 中 小】 点击: 2 评论:0 条1. 直流分析:包括电路的静态工作点分析;直流小信号传递函数值分析;直流扫描分析;直流小信号灵敏度分析。在进行静态工作点分析时,电路中的电感全部短路,电容全部开路,分析结果包括电路每一节点的电压值和在此工作点下的有源器件模型参数值。这些结果以文本文件方式输
19、出。直流小信号传递函数值是电路在直流小信号下的输出变量与输入变量的比值,输入电阻和输出电阻也作为直流解析的一部分被计算出来。进行此项分析时电路中不能有隔直电容。分析结果以文本方式输出。直流扫描分析可作出各种直流转移特性曲线。输出变量可以是某节点电压或某节点电流,输入变量可以是独立电压源、独立电流源、温度、元器件模型参数和通用(Global)参数(在电路中用户可以自定义的参数)。直流小信号灵敏度分析是分析电路各元器件参数变化时,对电路特性的影响程度。灵敏度分析结果以归一化的灵敏度值和相对灵敏度形式给出,并以文本方式输出。2. 交流小信号分析:包括频率响应分析和噪声分析。PSPICE进行交流分析前
20、,先计算电路的静态工作点,决定电路中所有非线性器件的交流小信号模型参数,然后在用户所指定的频率范围内对电路进行仿真分析。频率响应分析能够分析传递函数的幅频响应和相频响应,亦即,可以得到电压增益、电流增益、互阻增益、互导增益、输入阻抗、输出阻抗的频率响应。分析结果均以曲线方式输出。PSPICE用于噪声分析时,可计算出每个频率点上的输出噪声电平以及等效的输入噪声电平。噪声电平都以噪声带宽的平方根进行归一化。它们的单位是V/Hz1/2。3. 瞬态分析:即时域分析,包括电路对不同信号的瞬态响应,时域波形经过快速傅里叶变换(FFT)后,可得到频谱图。通过瞬态分析,也可以得到数字电路时序波形。另外,PSP
21、ICE可以对电路的输出进行傅里叶分析,得到时域响应的傅里叶分量(直流分量、各次谐波分量、非线性谐波失真系数等)。这些结果以文本方式输出。4. 蒙特卡罗(Monte Carlo)分析和最坏情况(Worst Case)分析:蒙特卡罗分析是分析电路元器件参数在它们各自的容差(容许误差)范围内,以某种分布规律随机变化时电路特性的变化情况,这些特性包括直流、交流或瞬态特性。最坏情况分析与蒙特卡罗分析都属于统计分析,所不同的是,蒙特卡罗分析是在同一次仿真分析中,参数按指定的统计规律同时发生随机变化;而最坏情况分析则是在最后一次分析时,使各个参数同时按容差范围内各自的最大变化量改变,以得到最坏情况下的电路特
22、性。0 顶一下 返回首页 PCB基础知识PCB的种类2008-06-09 00:23:10 来源:转载 作者:不详 【大 中 小】 点击: 1 评论:0 条一、单面板(Single-Sided Boards)我们刚刚提到过,在最基本的PCB上,零件集中在其中一面,导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面,所以我们就称这种PCB叫作单面板(Single-sided)。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制(因为只有一面,布线间不能交叉而必须绕独自的路径),所以只有早期的电路才使用这类的板子。二、双面板(Double-Sided Boards)这种电路板的两面都有布线。不过要用上两面的导线,
23、必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的桥梁叫做导孔(via)。导孔是在PCB上,充满或涂上金属的小洞,它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍,而且因为布线可以互相交错(可以绕到另一面),它更适合用在比单面板更复杂的电路上。三、多层板(Multi-Layer Boards)为了增加可以布线的面积,多层板用上了更多单或双面的布线板。多层板使用数片双面板,并在每层板间放进一层绝缘层后黏牢(压合)。板子的层数就代表了有几层独立的布线层,通常层数都是偶数,并且包含最外侧的两层。大部分的主机板都是4到8层的结构,不过技术上可以做到近100层的PCB板。大型的超级计算机大多使用
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