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电路板是如何设计出来?什么样的电路板设计很厉害?

  • 发表时间:2021-06-23 15:45:34
  • 来源:本站
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   本文《电路板是如何设计出来?什么样的电路板设计很厉害?》是深圳市润泽五洲电子科技有限公司PCBA作者编辑,深圳市润泽五洲电子科技有限公司是一家专注PCBA设计制造的民族企业,服务于国内外众多新能源,汽车电子、安防电子、智能玩具、智能家居、小家电等各行业客户,是一家集方案设计、电子元器件代采、SMT贴片加工及测试组装的一站式制造服务商。

    我们先简单的描述一下电路板是如何设计出来的

    1、首先是选型,选型的意思就是选择我们电路板电路里面所用到的电子元器件。

    电子元器件分为很多种,常见的有电阻、电容、IC等,都有各种耐压各种封装的电子元器件,做电路板设计首先需要选择我们应该在板子上放什么样的元电子器件,是插件的还是贴片的电子元件等等。

    2、选好每个电子元器件的型号之后就可以进行电路原理图的设计了。

    原理图设计需要用到一些常用的原理图设计软件,比如orCAD。其实每个原理图设计软件都是大同小异,步骤方法都是差不多的。下面带你了解原理图的设计的简单步骤。

    (1)打开orCAD设计软件,单击【File】,选择【New】,选择【Project】,新建一个项目工程文件,如图所示一个新的工程文件创建成功了。

电路板是如何设计出来?什么样的电路板设计很厉害?

    (2)原理图库里面没有的元件封装先创建一个原理图库,方法是单击【File】,选择【New】,选择【Library】,然后根据电子元器件的数据手册放置对应的引脚即可。

电路板是如何设计出来?什么样的电路板设计很厉害?

    (3)从软件自带的元器件库里面调用封装库,在原理图绘图区域合适的位置摆放元件符号,单击【Place】,然后单【Part】即可放置元器件,如图所示。

电路板是如何设计出来?什么样的电路板设计很厉害?

    (4)将各个元件用导线连接起来,使得每个元器件之间形成一个个的电路回路,如图所示。

电路板是如何设计出来?什么样的电路板设计很厉害?

    USB转TTL

    最后给每个元器件添加上封装信息就可以完成原理图的设计过程了,设计好了原理图之后就生产一个.asc的网表文件,原理图的设计就是为了得到这个网表文件,而这个网表文件是PCB各个元件连接的桥梁,至关重要,关乎设计的成败。

    3、PCB设计(PrintedCircuitBoard,也就是印制电路板的意思),最后进行PCB设计就可以完成整个电路板的设计过程了。

    PCB设计可以大致分为五个步骤:元器件封装库设计、元件布局、布线、优化、DRC检查。下面就是一个设计好的简单的PCB文件,通过这个设计好的文件相关的资料发送到板厂就可以帮我们做出来这个电路板了。

    单板PCB

    需要PCB外发做回来的电路板是空的,也就是没有贴电子元器件的,这个时候就需要我们自己或者让工厂将电子元器件焊接到空的电路板上就可以完成电路板的制作了。

    接下来看下如何布线电路板设计算是很厉害的


1、如果设计的电路系统中包含FPGA器件,则在绘制原理图前必需使用Quartus II软件对管脚分配进行验证。(FPGA中某些特殊的管脚是不能用作普通IO的)


2、4层板从上到下依次为:信号平面层、地、电源、信号平面层;6层板从上到下依次为:信号平面层、地、信号内电层、信号内电层、电源、信号平面层。6层以上板(优点是:防干扰辐射),优先选择内电层走线,走不开选择平面层,禁止从地或电源层走线(原因:会分割电源层,产生寄生效应)。

3、多电源系统的布线:如FPGA+DSP系统做6层板,一般至少会有3.3V+1.2V+1.8V+5V。

3.3V一般是主电源,直接铺电源层,通过过孔很容易布通全局电源网络。

5V一般可能是电源输入,只需要在一小块区域内铺铜。且尽量粗(你问我该多粗——能多粗就多粗,越粗越好)


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1.2V和1.8V是内核电源(如果直接采用线连的方式会在面临BGA器件时遇到很大困难),布局时尽量将1.2V与1.8V分开,并让1.2V或1.8V内相连的元件布局在紧凑的区域,使用铜皮的方式连接,如下图:

电路板是如何设计出来?什么样的电路板设计很厉害?

总之,因为电源网络遍布整个PCB,如果采用走线的方式会很复杂而且会绕很远,使用铺铜皮的方法是一种很好的选择!

4、邻层之间走线采用交叉方式:既可减少并行导线之间的电磁干扰(高中学的哦),又方便走线(参考资料1)。如下图为某PCB中相邻两层的走线,大致是一横一竖。

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5、模拟数字要隔离,怎么个隔离法?布局时将用于模拟信号的器件与数字信号的器件分开,然后从ad芯片中间一刀切!

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模拟信号铺模拟地,模拟地/模拟电源与数字电源通过电感/磁珠单点连接。


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6、基于PCB设计软件的PCB设计也可看做是一种软件开发过程,软件工程最注重“迭代开发”的思想,我觉得PCB设计中也可以引入该思想,减少PCB错误的概率。

(1) 原理图检查,尤其注意器件的电源和地(电源和地是系统的血脉,不能有丝毫疏忽)

(2) PCB封装绘制(确认原理图中的管脚是否有误)

(3) PCB封装尺寸逐一确认后,添加验证标签,添加到本次设计封装库

(4) 导入网表,边布局边调整原理图中信号顺序(布局后不能再使用OrCAD的元件自动编号功能)

(5) 手工布线(边布边检查电源地网络,前面说过:电源网络使用铺铜方式,所以少用走线)

总之,PCB设计中的指导思想就是边绘制封装布局布线边反馈修正原理图(从信号连接的正确性、信号走线的方便性考虑)。

7、晶振离芯片尽量近,且晶振下尽量不走线,铺地网络铜皮。多处使用的时钟使用树形时钟树方式布线。

8、连接器上信号的排布对布线的难易程度影响较大,因此要边布线边调整原理图上的信号(但千万不能重新对元器件编号)

9、多板接插件的设计:

(1) 使用排线连接:上下接口一致

(2) 直插座:上下接口镜像对称,如下图

电路板是如何设计出来?什么样的电路板设计很厉害?

10、模块连接信号的设计:

(1) 若2个模块放置在PCB同一面,如下:管教序号大接小小接大(镜像连接信号)

电路板是如何设计出来?什么样的电路板设计很厉害?

(2) 若2个模块放在PCB不同面,则管教序号小接小大接大

这样做能放置信号像上面的右图一样交叉。当然,上面的方法不是定则,我总是说,凡事随需而变(这个只能自己领悟),只不过在很多情况下按这种方式设计很管用罢了。

11、电源地回路的设计:

电路板是如何设计出来?什么样的电路板设计很厉害?

上图的电源地回路面积大,容易受电磁干扰

电路板是如何设计出来?什么样的电路板设计很厉害?

上图通过改良——电源与地线靠近走线,减小了回路面积,降低了电磁干扰(679/12.8,约54倍)。因此,电源与地尽量应该靠近走线!而信号线之间则应该尽量避免并行走线,降低信号之间的互感效应。

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