PCB板的设计及电路抗干扰技术.doc

PCB板的设计及电路抗干扰技术 [摘要]概括介绍了PCB板的设计及电路抗干扰技术的历史、PCB的设计流程、 PCB设计应该遵循的原则以及设计技巧、阐述了PCB板设计抗干扰技术的一些实战经验、以及未来PCB板的发展方向，确保电子系统实现最佳性能。 [关键词]PCB板的设计；PCB电路抗干扰技术；PCB板的发展方向 PCB design and circuit anti-interference techniques [Abstract]An overview of the PCB design and circuit anti-interference technology history, PCB design process, PCB design should follow the principle and design techniques, expounds the PCB design anti-interference techniques of some actual combat experience, and the future development direction of PCB board, ensure electronic system to achieve the best performance. [Key words] PCB design;PCB circuit anti-interference techniques;PCB development direction 目 录 第一章；PCB的历史........................................................................ 4 第二章：PCB的设计流程.................................................................5 第三章：PCB的设计应该遵循的原则...............................................5 第四章：PCB的设计技巧............................................................. .....9 第五章：PCB的电路抗干扰技术........................................................11 第六章：PCB的未来发展之道............................................................13 参考文献 ..................................................................................................14 致 谢...................................................................................................14 第一章 PCB的历史 1.1 PCB（Printed Circuit Board），中文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。 1.2 PCB的历史    印制电路板的发明者是奥地利人保罗·爱斯勒（PaulEisler），他于1936年在一个收音机装置内采用了印刷电路板。1943年，美国人将该技术大量使用于军用收音机内。1948年[1]，美国正式认可这个发明用于商业用途。自20世纪50年代中期起，印刷电路版技术才开始被广泛采用。 　　在印制电路板出现之前，电子元器件之间的互连都是依靠电线直接连接实现的。而现在，电路面板只是作为有效的实验工具而存在；印刷电路板在电子工业中已经占据了绝对统治的地位。 1.3 PCB进程控制块 进程控制块（PCB，Process Control Block），台湾译作行程控制表，亦有译作任务控制表，是操作系统内核中一种数据结构，主要表示进程状态。 　　虽各实际情况不尽相同，PCB通常记载进程之相关信息，包括： 　　进程状态：可以是new、ready、running、waiting或halted等。当新建一个进程时，系统分配资源及PCB给它。而当其完成了特定的任务后，系统收回这个进程所占的资源和取消该进程的PCB就撤消了该进程。程序计数器：接着要运行的指令地址。CPU寄存器：如累加器、索引寄存器（en: index register）、堆栈指针以及一般用途寄存器、状况代码等，主要用途在于中断时暂时存储数据，以便稍后继续利用；其数量及类因计算机架构有所差异。CPU排班法：优先级、排班队列等指针以及其他参数。存储器管理：如标签页表（en: page table）等。会计信息：如CPU与实际时间之使用数量、时限、帐号、工作或进程号码。输入输出状态：配置进程使用I/O设备，如磁带机。 第二章 PCB的设计流程 （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） 2.1 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。 2.2 网表的输入。 2.3 规则设置：进行线宽、线距、层定义、过孔、全局参数的设置等。 2.4 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。 2.5 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。 2.6 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。 2.7 检查无误后，生成底片，到此PCB板制作完成。 第三章 PCB的设计应该遵循的原则 本单元主要讲述元器件的布局规则以及不显得基本方法。 3.1 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。 3.2网表输入：将生成的网表转换到PCB设计中。 3.3规则设置：进行线宽、线距、层定义、过孔、全局参数的设置等。 * 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。 3.4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。 3.4.1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。 3.4.2PCB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、零散元件 3.4.3参照原理图，结合机构，进行布局 3.4.4布局检查： a、检查元件在二维、三维空间上是否有冲突。 b、元件布局是否疏密有序，排列整齐。 c、元件是否便于更换，插件是否方便。 d、热敏元件与发热元件是否有距离。 e、信号流程是否流畅且互连最短。 f、插头、插座等机械设计是否矛盾。 g、元件焊盘是否足够大。 3.5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。 3.5.1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 40－100mil，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 3.5.2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。 3.5.3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。 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。 3.5.4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。 3.5.5CAM输出 检查无误后，生成底片，并作CAM350检查。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。 第四章 PCB的设计技巧 4.1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。
分隔开的地平面有时比连续的地平面有效 4.2无地平面时的电流回路设计 ●如果使用走线，应将其尽量加粗 ●应避免地环路 ●如果不能采用地平面，应采用星形连接策略 ●数字电流不应流经模拟器件 ●高速电流不应流经低速器件



4.3高频数字电路pcb布线规则如下： ●高频数字信号线要用短线。 ●主要信号线集中在pcb板中心。 ●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。 ●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) ●输入与输出之间的导线避免平行。 4.4布线的注意事项： ●专用地线、电源线宽度应大于1mm。 ●其走线应成“井”字型排列，以便是分部电流平衡。 ●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。 ●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。 ●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。 ●当频率高于100k时，趋附效应就十分严重了，高频电阻增大 第五章 PCB的电路抗干扰技术 在电子系统设计中，为了少走弯路和节省时间，应充分考虑并满足抗干扰性 的要求，避免在设计完成后再去进行抗干扰的补救措施。 5.1在电子系统设计中，形成干扰的基本要素有三个： 1、干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下：大的地方就是干扰源。如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可 能成为干扰源。 2、传播路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传 播路径是通过导线的传导和空间的辐射。 3、敏感器件，指容易被干扰的。如：A/D、D/A变换器，单片机，数字IC， 弱信号放大器等。 5.2抗干扰设计的基本原则是：抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的 抗干扰性能。（类似于传染病的预防） 5.2.1抑制干扰源 抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt，di/dt。这是抗干扰设计中最优 先考虑和最重要的原则，常常会起到事半功