电磁干扰的原因是多方面的,除了外界因素造成干扰外,PCB布线不合理,元件安装位置不恰当等,也会引起干扰,故PCB的布局设计非常重要。
对相互可能产生影响或干扰的元件应尽量分开或采取屏蔽措施,要设法缩短高频部分元件之间的连线,减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰,强电弱电分开、输入输出分开,直流电源引线较长时,要加滤波元件,防止50Hz交流信号的干扰。喇叭、电磁铁、永磁式仪表会产生恒定磁场,高频变压器、继电器会产生交变磁场,这些磁场对磁敏元件和铜走线会产生影响。两个电感性元件,应使它们的磁场相互垂直,对干扰源进行磁屏蔽的罩要接地,使用高频电缆直接传输信号时,电缆的屏蔽层应一端接地。要防止某些元件和走线可能有较高的电位差,应加大距离,以免放电、击穿引起意外短路。 4、抑制热干扰
对大功率R、T、B、大CD等发热元件要通风好,直接固定在机壳上或散热器上,与其它元件保持一定距离。对温度敏感元件(T、IC、热敏元件、大CD)要远离发热元件。 5、增加机械强度
要注意整个PCB的重心平衡和稳定:对于又大又重、发热多的元件,应固定在机箱底板上,使整机的重心向下,容易稳定,如果必须安装到PCB上,应采取固定措施。对与尺寸大于200mm*150mm的PCB,应该采用机械边框加固,在板上留出固定支架、定位钉和连接插座所用的位置。为保证调试维修安全,高压元件应远离人手触及的地方。
6、一般元件的安装与排列
1)元件在整个版面上分布均匀、疏密一致。
2)元件不要占满板面,四周应留有一定的空间(3--10mm)。
3)元件的布局不能上下交叉,相临两元件之间应保持一定距离,相临元件的电位差高,应保持安全距离,一般环境中的间隙安全电压:200V/mm。
4)元件的安装和固定有立式和卧式两种,要确保电路的抗振性好、安装维修方便、元件排列均匀、有利于铜箔走线的布设。
5)元件应该均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各个单元电路之间和每个元件之间的引线和连接。
6)除高频外,一般情况下,元件应规则排列,横平竖直,紧贴板面。
7)高频常不规则排列,这时铜箔走线布设方便,并且可以缩短减少元件的连线,,这对于降低线路板的分布参数、抑制干扰很有好处。
(二)铜箔走线规则
1、一般铜箔走线的宽度在0.2--2mm之间,现在已能制造线宽和间距在0.1mm以下的PCB.铜箔线越细,运载电流能力越弱(假如电流过大会因热效应而熔化铜箔线),所以铜箔线的宽度不是越细越好,而应该通过估计其流过的电流来确定。如果铜箔走线的载流量按20A/mm2计算,即当铜箔厚度为0.05mm时,1mm宽的铜箔走线允许通过1A电流,因此认为:铜箔走线宽度的毫米数等于载荷电流的安培数.故铜箔走线的宽度在11-1.5mm完全符合要求,对于IC,铜箔走线的宽度可小于1mm,铜箔走线不能太细,应尽可能宽,特别是电源、地线和大电流线,应加大宽度。PCB上的接电源、接地应直接连到电源、地线上。
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2、铜箔走线的间距
铜箔走线的距离在1.5mm时,其绝缘电阻大于10M,允许的工作电压大于300V,距离在1mm时为200V,铜箔走线的距离在1-1.5mm. 3、避免铜箔走线的交叉
单面板、双面板,必要时用绝缘导线跨接,不过跨接线应尽量少。
4、铜箔走线的走向与形状
拐角不得小于90度,避免小尖角,铜箔走线应与焊盘保持最大距离。 5、铜箔走线的布局顺序
在进行铜箔走线时,应先考虑信号线,后考虑电源线和地线,有些元件选用大面积的铜箔地线作为静电屏蔽层,一般电源线和地线加宽后围绕在PCB四周,作为PCB板的静电屏蔽,提高PCB对外界的抗干扰能力。
八 常用电子器件的封装名(要记住常用元件的封装)
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
名 称 电 阻 二 端 电位器 三 端 电位器 电 感 电 容 二极管 电 解 电 容 可控硅 天 线 电 池 桥 堆 器件名 RES1 RES2 RES3 RES4 POT1 POT2 封装名 AXIAL 系列 SIP-2 SIP-3 序 号 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 7
名 称 三极管 或门 或非门 非门 光 电 二极管 光 电 三极管 存储器 8D触发 器 与非门 OC门 非 门 与非门 D触 器件名 NPN PNP OR NOR NOT PHOTO PHOTO -NPN 27C256 74LS373 74LS00 74LS01 74LS04 74LS20 74LS74 封装名 TO-126 DIP DIP DIODE DIP28 DIP20 DIP14 DIP14 DIP14 DIP14 DIP14 INDUCTOR RAD 1、2、3、4 系列 CAP LED ELECTRO1 ELECTRO2 SCR ANTENNA BATTERY BRIDGE1 RAD 系列 DIODE RB系列 TO-126 SIP-2 POLAR BRIDGE2 13 14 15 16 17 18 19 20 晶 振 信号灯 保险丝 场效 应管 稳压管 按 钮 喇 叭 二极管 CRYSTAL LAMP FUSE JFET ZENER SW-PB SPEAKER DIODE XTAL-1 TO-126 DIODE DIODE 33 34 35 36 37 38 39 40 发器 译码器 JK触 发器 数选器 计数器 移位器 三态门 存储器 单片机 74LS48 74LS112 74LS153 74LS160 74LS194 74LS244 DIP16 DIP16 DIP16 DIP16 DIP16 DIP20 RAM2114 DIP20 DS80C320 DIP40 MCG 注:每一个具体的器件有一个元件名相对应,但器件和封装没有严格对应关系, 同一器件可用不同的封装名,T – TO-126、SIP-3 不同器件可用同一的封装名,741、386、555 – DIP8;74LS00、74LS74 – DIP14 所有双列直插集成电路(管脚距离:100mil)应用:DIP系列封装, 所有数据插针插孔应用:SIP系列封装, 可以自定义元件和封装,可以就地放焊盘—来安装器件。
设计贴片式封装 SOP8
焊盘设置为:80mil * 25mil,形状为 Round ,焊盘之间的间距50mil, 两排焊盘之间的间距220mil,焊盘所在的层为Top layer
手工绘制封装的基本步骤: 1 新建一个元件封装库
2 设置工作参数(版面设计)(可视1—5mil、可视1—20mil、捕获—5mil) 3 确定坐标原点(0,0)
4 在坐标原点放置第一个焊盘,然后按逆时针方向放好其它焊盘(对于IC)。 5 将第一个焊盘设置为矩形
6 放置元件外框(Top Overlay) 7 设置第一个焊盘为元件参考点 8 封装命名 9 保存,调用
也可用向导定义封装 非标 DIP20
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九 Protel 99 绘制印制板的基本步骤
--单面板、双面板 手工绘制印制板图的详细步骤
1. 新建或打开设计数据库文件(. ddb),新建印制板文件; 2. 打开有关层面(Mech.、Keep out、Top、Bottom层); 3. 电路图版面设计(尺寸规划,参数确定);
机械层—确定PCB尺寸、电气禁止层—规定布线范围、Design—Options、Tools—Pre. 4.装入所需的元件封装库;
5.放置元件(元件数据库—元件封装库—封装、浏览); 6.印制板图布线;
7. 编辑器件(代号、型号、规格、封装)和连线; 8. 印制板图的调整、检查和修改;
9. 补充完善(加入图片、信号波形、文本、标注等) 10. 保存和打印输出(可转到WORD里)。
同一元件可用不同封装库,不同元件可以用同一封装库 印制板绘制常用库:
C:\\ Program Files \\ Design Explorer 99 SE \\ Library \\ Pcb \\ Generic Footprints \\ Advpcb、Miscellaneous
十 Protel 99SE印制版图绘制常见命令
Protel 99SE印制版图绘制常见命令 序号 常见命令 功能含义 序号 常见命令 Place—Pad Place—Via Place—Component Place—Coordinate Place—Demonsion Design—Rules Design—Load Nets… Design—Update Sch. Design—Browse Comp. Design—Add/Remove Design—Make Library… 功能含义 放置焊盘 放置过孔 放置封装件 放置坐标 放置尺寸 设置PCB设计规则 1 File – New Design… 2 File – New 3 File – Open 4 Edit—Undo 5 Edit—Clear 6 Edit—Select 7 Edit—DeSelect 8 Edit—Delete 9 Edit—Move 10 Edit—Origin 11
新建设计数据库 26 新建印制版文件 27 打开已建设计 取消当前操作 清除选定区域 选择区域 删除 移动 设置坐标圆点 28 29 30 31 33 34 35 取消选择的区域 32 装载网络表 更新原理图 浏览封装件 增加删除封装库 自建封装库 Edit—Jump 跳转到某一目标 36 9
12 View—Fit Document 13 View—Fit All Objects 14 View—Around Point 15 View—Design Manager 16 View—Status Bar View—Command Status 17 View—Toolbars 18 View—Zoom In View—Zoom Out View—Zoom Last 19 View—Refresh 20 View—Board in 3D 21 Place—Arc 22 Place—Full Circle 23 Place—Fill 24 Tools—TearsDrops 25 Place—String Place—Line Place—Interactive Rou.. 显示整个图纸 显示整张图 以点放大图 37 38 39 Design—Options Design—Mech. Layer Design—Layer Stack Ma. Tools—Design Rule Check Tools—Auto Placement Tools—Un-Route Tools—Teardrops PCB版面设计 开关机械层 工作层面管理 设计规则检查 自动布局命令 删除上次布线 放置泪滴 打开关闭管理员 40 41 状态栏切换 命令状态栏切换 打开关闭绘图 工具 放大设计窗口 缩小设计窗口 回到上次窗口 刷新设计窗口 三维显示PCB板 放置园弧 放置填充园弧 放置填充 放置泪滴 放置字符串 放置连线 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Tools—outline Select Objects Ctrl + Delete Tools—Preferences Auto Route —ALL Auto Route —Setup Auto Route — Auto Route — Edit—Select-connected copper Reports 放置屏蔽线 删除屏蔽线 设置颜色等 自动布线命令 布线设置 选定需要屏蔽的导线和焊点 显示信息
十一 自动绘制单—双印制板图的详细步骤
1 绘制一张符合要求的电路原理图
原理图中每个元件应有不同的编号、规格(型号)可有可无,所有元件必须有封装,封装必须恰当,输入输出加好标志,电源和地接好,要通过ERC检查。然后产生网络表。
如果原理图中放了定义属性的PCB布线指示,应选Protel 2 格式产生网络表 2 用印制板设计向导设计规划印制板
执行 File –New 命令,弹出New Document对话框,选择Wizards选项,双击名为―Printed Circuit Board Wizards‖图标,开始进行PCB文件的参数设置这些参数的设置将会转换为设计规则,并提供自动走线时的参考数据。
3 进行版面工作参数设计
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