PCB电路设计（精选12篇）
PCB电路设计 篇1
1 绘制原理图 (SCH)
原理图是作为绘制线路板的理论依据。先设计好删格大小, 图纸大小, 选择公制, 加好库元件。按电路功能模块画好图, 元件, 和线的画法应让人很容易看清楚原理。尽量均匀, 美观, 元件里面不要走线, 注意不要在管脚中间走线, 因为这样是没电器连接关系的。最好不要让两个元件管脚直接相连, 画完后可以自动编号 (特殊要求例外) , 然后加上对应标称值, 这样最好把标号和标称值放在合适位置, 一般左边为标号, 右边为标称值, 或上面为标号, 下面为标称值。首先保证原理图是完全正确的, 进行ERC检查无错, 然后打印核对。其次最好能搞清楚电路原理, 对高低压;大小电流;模拟, 数字;大小信号;大小功率分块, 以便在后面布局时方便。
2 制作PCB元件库
对于标准库和自己的常用库里面没有的元件封装进行制作, 要注意画俯视图, 注意尺寸, 焊盘大小, 位置, 内孔大小, 方向。名字用英文, 容易看为好, 最好有标明对应的尺寸, 以便下次用时查找。对于常用的二极管, 三极管应该注意标号的表示方法, 最好在自己库里面有常用系列的二极管, 三极管封装, 如9012, 9013, 1815等。对发光二极管LED, RAD0.1, RB.1/.2, 等常用而标准库没有的元件封装应该都在自己库里面有。应该很熟悉常用元件 (电阻, 电容, 二极管, 三极管) 的封状形式。
3 生成网络报表
在原理图里面加好封装, 保存, ERC检查, 生成元件清单检查。生成网络表。
4 建立PCB
选择好公制, 捕获和可见删格大小, 按要求设计好外框, 然后放好固定孔的位置, 大小 (3.0mm的螺丝可以用3.5mm的内孔焊盘, 2.5的可以用3的内孔) , 边缘的先改好焊盘, 孔大小, 位置固定。
5 布局
调用网络表, 调入元件, 修改部分焊盘大小, 设置好布线规则, 可以改变标号的大小, 粗细, 隐藏标称值。然后先把需要特殊位置的元件放好并琐定。然后根据功能模块布局, (可以用SCH里面选择过度到PCB里面选择的方式) , 一般不用X, Y进行元件的翻转, 而是用空格旋转, 或L键, (因为有些元件是不能翻转的, 如集成块, 继电器等, X、Y属镜像易错误反向) 。对于一个功能模块先放中心元件, 或大元件, 然后放旁边的小元件, 当然一些特殊关系的元件先放, 比如一些滤波电容和晶振等需要靠近某些元件的先放好。还有会干扰的元件先整体考虑要离远点。高低压模块要间隔6.4mm以上。要注意留出散热片, 接插件, 固定架的位置。一些不能布线的地方可以用填充。还要考虑散热, 热敏元件。
电阻, 二极管的放置方式:分为平放与竖放两种:平放:当电路元件数量不多, 而且电路板尺寸较大的情况下, 一般是采用平放较好;对于1/4W以下的电阻平放时, 两个焊盘间的距离一般取4/10英寸 (1英寸=25.4毫米) , 1/2W的电阻平放时, 两焊盘的间距一般取5/10英寸;二极管平放时, 1N400X系列整流管, 一般取3/10英寸;1N540X系列整流管, 一般取4~5/10英寸。竖放:当电路元件数较多, 而且电路板尺寸不大的情况下, 一般是采用竖放, 竖放时两个焊盘的间距一般取1~2/10英寸。下面再做几点规范:1) PCB的大小要合适, PCB的尺寸要根据电路实际情况合理设计。2) PCB的整体布局:PCB的整体布局应按照信号流程安排各个功能电路单元的位置, 使整体布局便于信号流通, 而且使信号保持一致方向, 各功能单元电路的布局应以主要元件为中心, 来围绕这个中心进行布局。3) 特殊元件的位置特殊布局, 过重元件应设计固定支架的位置, 并注意各部分平衡, 机内可调元件要靠PCB的边沿布局, 以便于调节;机外可调元件、接插件和开关件要和外壳一起设计布局, 发热元件的要远离热敏元件, 并设计好散热的方式, PCB的定位孔和固定支架的位置与外壳要一致。4) 元件的布局规则:各元件布局应均匀、整齐、紧凑, 尽量减小和缩短各元件之间的引线和连接, 特别是缩短高频元器件之间的连线, 减小它们之间的分布参数和相互之间的电磁干扰。
6 布线
先设置好规则里面的内容, VCC, GND大功率等大电流的线可以设置的宽点 (0.5mm~1.5mm) , 一般1mm可以通过1A的电流。对于大电压的线间距可以设置大点, 一般1mm为1000V。设置好了, 先布一些比较重要的线, 注意各个模块的区分。加过孔, 不一定横平竖直, 集成块的焊盘间一般不走线, 大电流的宽线可以在solder层画上线, 以便后面上锡;走线用45度角。顶层用平行走线, 底层用垂直走线。
1) 电源、地线的处理。既使在整个PCB板中的布线完成得都很好, 但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰, 会使产品的性能下降, 有时甚至影响到产品的成功率。所以对电源, 地线的布线要认真对待, 把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度, 以保证产品的质量。现只对降低式抑制噪音作以表述:众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。尽量加宽电源、地线宽度, 最好是地线比电源线宽, 它们的关系是:地线>电源线>信号线, 通常信号线宽为:0.2~0.3mm, 最经细宽度可达0.05~0.07mm, 电源线为1.2~2.5 mm对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用 (模拟电路的地不能这样使用) 用大面积铜层作地线用, 在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板, 电源, 地线各占用一层。2) 数字电路与模拟电路的共地处理。现在有许多PCB不再是单一功能电路 (数字或模拟电路) , 而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题, 特别是地线上的噪音干扰。数字电路的频率高, 模拟电路的敏感度强, 对信号线来说, 高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件, 对地线来说, 整个PCB对外界只有一个结点, 所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题, 而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连, 只是在PCB与外界连接的接口处 (如插头等) 。数字地与模拟地有一点短接, 也有在PCB上不共地的。3) 信号线布在电 (地) 层上。在多层印制板布线时, 由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多, 再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量, 成本也相应增加了, 为解决这个矛盾, 可以考虑在电 (地) 层上进行布线。首先应考虑用电源层, 其次才是地层。因为最好是保留地层的完整性。
7 修改及检查
修改一些线的宽度, 转角, 补泪地或包焊盘, 铺铜, 处理地线。DRC, EMC等检查, 然后可以打印检查, 网络表对比, 元件清单检查。
8 结语
总之, 对于PCB的绘制, 首先要对原理图的理解, 对板框与机构的配合做好, 以所用元器件的封装与实际大小是否符合要做好, 才是做好PCB的基础, 重点放在布局和布线。
PCB电路设计 篇2
经过五天的PCB电路板训练，通过对软件的使用，以及实际电路板的设计，对电路板有了更深的认识，知道了电路板的相关知识和实际工作原理。同时也感受到了电路板的强大能力，怪不得现在的电路都是采用集成的电路板电路，因为它实在是有太多的好处，节约空间，方便接线，能大大缩小电路的体积。方便人类小型电器的发明。但是电路板也有一定缺陷，就是太小了，散热不是特别好，这就使得器件的性能不能像想象中那么好。
通过使用，不得不说cadence软件确实很好用，功能太强大，而且也很方便使用，接线，布线，绘制电路板等，很方便使用，不过有一点就是，器件接线的时候不能直接把器件接到导线上，这点不够人性化。虽然说，软件学了五天时间，不过对软件使用还不是能完全掌握，只能掌握一些基本操作，对更深层的有些就不是很了解了。但是时间有限，只有一个星期实训PCB电路板，老师能教给我们的也只有这么多了，剩下的只有靠我们自己回去自己学习了，作为电子工程系的一名学生，深知掌握这些装也软件的重要性，因为以后我们从事 的技术工作需要这些软件工具。
第一天搭接电路，还比较简单，只是有点麻烦，电路搭接好后就要开始封装各个元器件的封装，这就需要很大的耐心，一个一个元器件的进行封装，还不能弄错，不然后面就生成不了报表，生成不了报表，后面进行电路板设计的时候就会导入错误，以致不能进行电路板设计。后面用 PCB Editer 进行设计电路板设计要导入报表，然后才能开始布局和布线，由于导入的库文件里面没有sop8和sop28两个焊盘的封装，因此在进行设计电路板之前，要先设计那两个器件的焊盘的封装，然后导入库函数，才能导入报表的时候不会报错。不过导入的时候也遇到了一些问题，会提示二极管的管脚不匹配，譬如多一个2脚，少一个3角，然后就觉得很神奇，二极管就只有两个管脚怎么会有3脚了。后面通过老师的讲解，才明白，原来设计电路板的时候只认封装，不认元器件，是根据封装导入元器件，因此在设计封装的时候，管脚是怎么设计，在原理图里面就要把元器件的管脚改成和封装一样，后面把原理图的管脚改成和导入库函数里面的封装一样，提示就没有了，不过后面又遇到一些小问题，譬如说，下划线写成横线了，然后就有报错，找不到元器件的封装。这给我警示，在原理图的时候，要仔细认真的把管脚封装写对，最然会很麻烦。后面导入报表，开始设计电路板，先开始是布局，大致步好后，然后就开始用软件自带的自动布线，结果发现有很多蝴蝶结，为什么要自动布线，因为最开始我认为如果自动布线可以的话，那手动布线肯定也可以，结果后面一直自动布线不成功。后面老师讲解，才知道，不一定要自动布线成功才能手动布线，浪费了好多时间，以至于后面都要重新排，因为最开始没有把原理图的元器件分块布局，完全是凭感觉乱布局的，后面就是一大片密密麻麻的线，而且很多元器件接点的线都有点长。后面按块先布局，然后再整体布局，然后再微小变动，这样，线明显变少了，而且元器件的接点的线都很少很长了，这样就方便后面的布线了。所以说，布局那是相当的重要啊，先考虑局部，然后再考虑整体。布局步好后，布线就很快了，也没有花多少时间布局，步好后，看了下，还是感觉蛮好的，再没有布电源和地线的情况下，总共打了21个孔，总之，布线的图看起还是蛮自豪的，花了几天的时间，设计出了人生的第一块的电路板，虽然设计的不是很好，但是第一次也足够了。后面再布电源线和地线，记过后面就有63个孔，能感觉到，电路板中间设计电源层和地层，真是一个相当合理的设计，只需要一个打孔到该层就可以了，不用在电路板上面绕好多好多的线，同时也方便了其他没有接电源线和地线的元器件的布线，因为没有这些接电源线和地线，就节约出了很多的空间，可以用来给其他元器件布线。
设计了五天，终于是在最后一天，把所有的设计好了，真是不容易啊。老师也不容易，有什么不懂的地方，老师都是很耐心的给我们讲解，在这里谢谢老师。老师辛苦了。
这次实训，也收获了很多，最重要的是对电路板有了很好的认识，因为以前都不怎么知道电路板，平时上课的时候也没有老师讲过。通过这次设计电路板以及老师的讲解，才对电路板有了很好的认识，因为电路板这个东西，对我们是很有用的，因为以后我们就是和这个东西打交道。其次是知道了怎么去设计电路板，虽然只是理论上的，还不是实际上的，也感觉到其实设计电路板也不像想象中那么困难，只要最开始设计好原理图，后面的一切就交给计算机去设计。不过从这个实训中也体会到，仔细认真，对我们理工科学生是相当重要，因为在封装的时候任何一个小错误，都会造成后面设计电路板不成功。还有就是不能太急躁，最开始想很快做完，结果做的后面都要重做，设计这个东西，也要循环渐进。
卢骏
PCB电路设计 篇3
【关键词】PCB；电磁兼容性；抑制对策
在信息化技术不断发展的今天，电子产品的功能、种类、构造等都越发复杂，促使PCB设计逐渐多层次化和高密度化，PCB设计里的电磁兼容性问题也备受重视与关注。电磁兼容性（EMC）设计不仅能确保PCB板上所有电路均正常、稳定工作，不相互干擾，还能有效降低PCB对外的辐射发射以及传导发射，确保PCB电路不受外部辐射与传导干扰。故研究基于PCB设计的电磁兼容性十分重要。
1、PCB干扰种类
PCB干扰主要有三种，一是布局类干扰，通常是PCB板上元件放置位置不合适产生的干扰；二是板层类干扰，通常是由于不科学设置造成的噪声干扰；三是走线类干扰，通常是PCB信号线、电源线以及地线的线距离或是线宽度设置不合理或是PCB布线方法不当等造成的干扰。就PCB干扰类型来说，可分别采取布局规则、分层对策、走线规则抑制措施，削弱甚至是消除PCB设计受干扰的影响，确保符合电磁兼容性设计标准。
2、PCB干扰种类的对应抑制对策
2.1布局类干扰的抑制对策
要抑制布局类干扰必须确保PCB布局合理，PCB布局应遵循以下六点：一是根据信号流通位置合理设置每个功能模块的电路位置，尽量确保方向一致；二是布局中心锁定为模块电路的核心元件，尽可能缩减各个元器件间尤其是高频器件之间的引线；三是集成热敏元件、芯片等的时候必须远离发热元件；四是结合PCB板上元器件的位置确定连接器位置，尽量将连接器放置在PCB板一侧，防止电缆从两侧引出，降低共模电流辐射；五是I/O驱动器要和连接器紧紧靠在一起，防止板上I/O信号长距离走线；六是如若是敏感元器件则不能靠太近，输出和输入元件要远离。
2.2板层类干扰的抑制对策
首先，应掌握电路板设计信息，综合考虑信号线密集程度、电源和地种类等因素，以此确定保障电路功能需要的电源和布线层数。分层对策的好坏对接地层或是电源层的瞬态电压以及电源与信号的电磁场屏蔽有重要影响。根据实践经验给出总分层对策，接地层和电源层应相邻且两者间距尽量小，信号层要紧挨接地层或是电源层使用一层或多层。在设计单双层板的时候要重点设计电源线与信号线。为缩减电源电流的回路面积，地线和电源线间要紧邻且保持平行。就单层板来说，应在重要信号线两边设置保卫地线，一来缩减信号回路面积，二来避免信号线和与信号线间出现串扰。就双层板来说，也可以设置保卫地线，或是在重要信号线的投影平面上进行大面积铺地。单双层板的制造和装配调试虽然简单方便，但若是如 数字电路以及数模混合电路等较复杂的PCB是不适合使用的。因为缺乏参考平面，辐射会随着环路面积的增加而增强，平行走线也很难避免。
如若成本足够，建议采用多层板。在设计多层板时要遵循三点：一是如总线、时钟线等辐射强或是敏感度高的重要信号线，布线最好在两地层间或是和地层紧邻的信号层，布线接近地平面便于缩减信号回路面积，减小辐射强度，强化抗干扰能力。二是确保边缘辐射得到有效控制，与相邻地平面相比电源平面需要向内缩减5到20H（H为介质厚度）；三是如果底层和顶层有高频信号线，需要把高频信号线走在顶层和地层之间，抑制高频信号线对空间的辐射。
2.3走线类干扰的抑制措施
PCB走线需要遵循六点原则：一是输出端和输入端导线要尽可能防止相邻长距离平行，可通过在走线间插地线或是增加线条间距的方式降低平行串扰；二是不能突然改变走线宽度，如若要拐角，拐弯的地方通常走圆弧或是135°；三是载流回路对外辐射随着环路面积、通过电流以及信号频率的增加（减少）而增加（减少），故应缩减电流流通时的导线环路面积；四是缩短导线长度增加其宽度，便于降低导线阻抗；五是为保同层相邻线路间的噪声耦合以及串扰达到最小，需在线间做隔离处理，确保布线分离；六是设置分流隔离关键信号，设置保护路线保护关键信号。此外，信号线、电源线和地线走线的时候，不仅要遵循走线准则，还要结合自身特点和功能实施布线。
（1）公共地线尽可能在PCB板边缘布置，最好呈网状或是环状；接地线要尽可能粗，地线要多使用铜箔，强化屏蔽效果；模拟地要和数字地分离，模拟地理的低频地要多使用单点开联，具体布线有问题时可以考虑部分串联然后再并联，高频地最好使用多点串联。（2）尽可能增加电源线宽度，削弱环路电阻，确保地线和电源线走向同数据传递走向保持一致。如若是多层PCB，要缩减电源线到地层或是电源层的长度。尽量让电源给各个功能单元单独供电，由公共电源供电的电路尽量做到彼此接近和互相兼容。（3）信号线尽可能短，确保削弱干扰信号耦合路径。应先布置时钟信号线和敏感信号线，接着布置高速信号线，最后再布置非重要信号线。如若信号线之间不相容，就应做隔离处理，防止形成耦合干扰。关键信号线走线时不能跨越分隔区，即便是焊盘和过孔造成的参考平面间隙也不行，不然会增加信号回路面积。同时，为抑制边缘辐射，关键信号线距离参考平面边沿的距离不能小于3H（H表示关键信号线距离参考平面的高度）。敏感及强辐射信号线应距离接口外出信号线较远，防止信号线之间形成耦合干扰，减少系统误操作以及向外辐射。差分信号线长度要一样，处于同一层，并行走线，确保阻抗一样，线之间不存在其他走线，保证共模阻抗一样，强化其抗干扰性能。
3、结语
综上所述，结合电磁兼容预测分析得出的结论，对于不同种类的干扰应采取相应的技术措施进行抑制，才能有效提升PCB的设计质量和水平。刚开始设计产品的时候就使用仿真软件对PCB实施电磁兼容预测分析，基本上能分析出PCB设计的电磁兼容性能，便于后续PCB设计的科学分层、适当布局以及合理走线。总之，基于PCB的电磁兼容性设计是一项技术性和实践性都很强的工作，在具体设计时必须综合考虑性能指标要求、功能模块分布等多方面因素，同时做好预测分析和相应抑制对策，这样才能有效保障设计质量。
参考文献
[1]葛宁.PCB中电磁兼容性设计[J].电子设计工程，2014，22（2）：185-187.
基于Cadence的PCB设计 篇4
1 原理图的设计
在SPB15.2的原理图设计工具包括Concept HDL和Capture CIS。本文将介绍利用Capture CIS进行原理图设计的一般方法。
Capture CIS的设计流程如图1所示。
1.1 设置原理图设计环境
Capture CIS的原理图环境参数包括系统属性和设计模板设置两大类。
在“系统属性”选项中,可以设置颜色,栅格显示模式,放大缩小倍数,原理图和元器件的选择模式,文本编辑器等参数。
在“设计模板参数”设置中,可以调整设计中各种字体,设定标题栏内容,设置图纸、边框,以及阶层的属性等等。
1.2 新建Project和原理图绘制
Capture CIS的Project用来管理相关文件及属性。在菜单栏中选择file>new>Project,进行原理图设计时,选中“Schematic”。在“Name”中输入工程名称,在“Location”中填写工程所在的路径。
填写完成后点击确定,Capture就会自动生产该工程的原理图文件目录。同时,Capture会自动创建*.dsn、*.opj等相关文件。
接下来,点击进入Schematic窗口,进行原理图绘制。通常情况下,一个大的原理图在设计时会根据功能划分为不同的模块,各部分的原理图分别绘制,并根据功能命名。在Schematic目录下,可以进行各原理图的添加和重新命名。
1.3 原理图的后续处理
原理图绘制好之后,需要对整个设计进行DRC检测,生成网表和材料清单等。Capture CIS在对原理图进行后续处理时,必须切换到专案管理窗口下,并且选中*.DSN文件。
进行DRC检测时,点击菜单栏中Tools>Design Rules Check,然后在弹出的对话框中进行设置。
DRC检查能够根据设计人员指定规则对PCB板进行检测。检测结束后,系统将会输出相应检查报告,列出原理图设计中错误信息,并在原理图相应位置显示。
对原理图进行DRC检测并修改没有错误后,接下来就可以生成整个电路图的网络表了。
由于我们利用Capture CIS和Allegro PCB Editor联合平台进行PCB的设计,因此用Capture CIS生成网表文件时,需要选定的类型是“Allegro”。
在对话框中选定生成网表文件的路径,点击确定,系统会生成Allegro PCB Editor进行PCB设计所需要的3个文件,分别为pstxnet.dat(网表文件),pstxprt.dat(逻辑元件与其物理元件之间对应关系文件),pstchip.dat(原理图中元件的物理封装说明文件)。
除了进行DRC检测与生成网络表外,对原理图的后续处理还包括生成元件清单等。
2 PCB的设计
相对于原理图的设计来说,PCB设计是项目的后端。本文中PCB设计是从Capture CIS输出到PCB Editor环境中开始的,并由原理图设计来约束、决定。PCB的设计流程主要分为准备工作、网表输入、布局、布线、设计检查、设计输出几个步骤。
2.1 准备工作
在PCB Editor设计环境下,需要进行的准备工作有,加载所需元件封装库,
即和原理图各元件属性相对应的器件封装、加载所需焊盘、创建所需的符号(包括机械、规格等)。
2.2 网表输入
在PCB Editor设计界面,打开*.brd的PCB文件后,首先要用File>Import>logic命令输入由原理图生成的网络表文件。在网表输入无误之后,设计中所需元件及其电气连接关系就全部加载到PCB编辑界面了。
2.3 PCB的布局
在布局布线开始之前,要设计好PCB的板框,即Outline。如果没有Outline,
元器件将无法放置。另外,需要设定PCB的叠层,制定PCB的设计约束和规则,如不同种类信号线的宽度,走线间距,过孔尺寸,走线颜色等等。
利用手动或者自动放置方法将元器件一一加载到PCB板框周围后,接下来进行元器件的布局。在PCB设计中,布局是一个重要环节,布局好坏将直接影响布线的效果以及最终产品的电气性能。
Allegro布局的方式分为交互式布局和自动布局,但在使用过程中普遍采用的仍然是交互式布局。交互式布局时,应遵守以下的原则:1)首先要完成需要定位元件的定位,再按照“先大后小,先难后易”的原则进行布局;2)参考原理图,以功能单元的核心元件为中心,围绕核心元件进行布局;3)总的连线尽可能短,关键信号线最短;高电压、大电流信号与小电流、低电压弱信号完全分开;模拟与数字信号分开;高频与低频信号分开;高频元件的间隔要充分;4)BGA与相邻元件的距离>5mm,其它贴片元件相互间的距离>0.7mm;贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mm;5)使用同一种电源的器件尽量放在一起,以便于电源分隔;6)发热元件一般应均匀分布,以利于单板和整机的散热。7)整体布局应考虑焊接方式和焊接方向,按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局。
2.4 PCB布线
布线是将逻辑连接转换为物理连接的过程,包括连线、过孔、焊盘、弧线、填充、多边形覆铜和电源层等。Allegro的布线方式分为自动布线和交互式布线两种。
2.4.1 Allegro的布线方法
在对PCB的元器件进行合理的布局后,点击Route>Connect命令,开始进
行手动布线。布线时要优先处理好电源和地的导线,再处理重要的信号线如高速、时钟信号线,最后处理普通信号线。在相邻的两层,要选择相互垂直的方向来布线,尽量缩短线与线之间的平行距离。Allegro布线功能强大,除了普通布线功能外,还具有推线、蛇形线、平滑线等修线功能。
手动布线的一般原则如下:1)电源线、地线、印制电路板导线对高频信号应保持低阻抗;2)对A/D转换类器件,数字部分与模拟部分地线宁可统一也不要交叉;3)弱信号电路,低频电路周围不要形成电流环路;4)I/O驱动电路应尽量靠近印制电路板边的接插件,让其尽快离开PCB;5)用地线将时钟区圈起来,时钟线尽量短,时钟发生器尽量靠近到用该时钟的元件;6)任何信号都不要形成环路,如不可避免,让环路区尽量小;7)时钟、总线、片选信号要远离I/O线和接插件;8)尽量减少PCB导线的不连续性,导线宽度不要突变,导线拐角应大于90°,禁止环状布线;9)为减少线间串扰,应保证线间距足够大。当线中心间距不少于3倍线宽时,则可保持70%的电场不互相干扰,称为3W规则。为了减少电源层和地层的边沿效应,可以将电源层内缩20H(H为电源和地之间的介质厚度),这样就能将70%的电场限制在接地层边沿内。
2.4.2 覆铜
在Allegro中,覆铜可以分为正片覆铜和负片覆铜。其中正片覆铜方式直观,
无需特殊的flash符号,但是在布局改变时需要更新正片覆铜且数据量大,特别是整板的正片覆铜。负片覆铜在选择覆铜区域时十分灵活,能自动适应动态的布局修改且数据量小,但必须建立flash符号。
布线完成后,在菜单栏中选择Shape可以进行各种形式的覆铜。在信号层进行正片覆铜,是为了将引脚分布很少的电源进行连接,或者对顶层和底层做敷地处理以满足屏蔽的要求。负片覆铜是在平面层,即对电源层和地层做覆铜处理,以减少光绘文件的数据量。
在覆铜完成后,还需要删除孤岛,在Allegro中,还可以根据需要编辑覆铜的边界,更改覆铜的大小,直至得到符合要求的覆铜。
3 设计文件的输出
在PCB设计完成以后,要生成各类输出文件,用于PCB的生产和加工。
Allegro的设计文件输出包括:光绘文件输出、钻孔文件输出及报告文件输出等。
菜单栏的Manufacture目录是用来生成PCB加工文件的。
3.1 光绘文件的输出
光绘文件又称Artwork,是PCB绘制完成后,提供给印制板加工厂的底片文件。Allegro PCB Design菜单栏Manufacture>Artwork选项用来设置输出光绘文件。一个PCB的光绘文件包括每个布线层的光绘,每个平面层的光绘,Top阻焊层的光绘,Bottom阻焊层的光绘,Top丝印层的光绘和Bottom丝印层的光绘。
Allegro的光绘文件扩展名为.art。
3.2 钻孔文件输出
Allegro PCB Design中钻孔文件由菜单栏Manufacture>NC选项来产生,其中NC Parameter进行钻孔参数设置,NC Drill用来生成钻孔文件,钻孔文件扩展名为.drl。钻孔文件,参数文件与光绘文件对于PCB的生产必不可少。
4 结束语
本文研究了利用Cadence Allegro SPB15.2进行PCB设计的一般过程。介绍了Allegro SPB15.2版本中的Capture CIS和PCB Editor互联平台,以及利用Capture CIS进行原理图设计的步骤,怎样从原理图输入到PCB Editor中,在PCB Editor中进行PCB的布局,布线和注意事项,以及PCB生产文件的输出方法。
参考文献
[1]易鸿.Allegro15.x学习与使用[M].北京:清华大学出版社,2005.
[2]Johnson H,Graham M.高速数字设计[M].沈立,朱来文,陈宏伟,等,译.北京:电子工业出版社,2005.
[3]周润景.Cadence PCB设计与制板[M].北京:电子工业出版社,2005.
[4]EDA先锋工作室人员.Cadence Concept HDL&Allegro原理图与PCB设计[M].北京:人民邮电出版社,2005.
PCB设计实验报告 篇5
摘要：
Protel 99SE是一种基于Windows环境下的电路板设计软件。该软件功能强大，提供了原理图设计、电路混合信号仿真、PCB图设计、信号完整性分析等电子线路设计需要用的方法和工具，具有人机界面友好、管理文件灵活、易学易用等优点，因此，无论是进行社会生产，还是科研学习，都是人们首选的电路板设计工具。
我们在为期两个星期的课程设计中只是初步通过学习和使用Protel 99SE软件对一些单片机系统进行原理图设计绘制和电路板的印制（PCB），来达到熟悉和掌握Protel 99SE软件相关操作的学习目的。
在该课程设计报告中我主要阐述了关于原理图绘制过程的步骤说明、自制原器件的绘制和封装的添加以及根据原理图设计PCB图并进行了PCB图的覆铜处理几个方面。
关键字：
Protel 99SE
原理图
封装
PCB板
正文
一、课程设计的目的
通过本课程的实习，使学生掌握设计电路原理图、制作电路原理图元器件库、电气法则测试、管理设计文件、制作各种符合国家标准的印制电路板、制作印制板封装库的方法和实际应用技巧。主要包括以下内容：原理图（SCH）设计系统；原理图元件库编辑；印制电路板（PCB）设计系统；印制电路板元件库编辑。
二、课程设计的内容和要求 原理图（SCH）设计系统（1）原理图的设计步骤；（2）绘制电路原理图；（3）文件管理；
（4）生成网络表文件；（5）层次原理图的设计。
基本要求：掌握原理图的设计步骤，会绘制电路原理图，利用原理图生产网络表，以达到检查原理图的正确性的目的；熟悉文件管理的方法和层次原理图的设计方法。
原理图元件库编辑
（1）原理图元件库编辑器；
（2）原理图元件库绘图工具和命令；（3）制作自己的元件库。
基本要求：熟悉原理图元件库的编辑环境，熟练使用元件库的常用工具和命令，会制自己的元件库。
印制电路板（PCB）设计系统
（1）印制电路板（PCB）的布线流程；（2）设置电路板工作层面和工作参数；（3）元件布局；
（4）手动布线与自动布线；（5）电路板信息报表生成。基本要求：熟悉PCB布线的流程，熟练设置电路板的工作层面和参数，根据实际情况，规范的对元件进行布局。掌握自动布线和手动布线的方法，并会对布线后生成的信息报表进行检查，以达到修改完善PCB的目的。
（四）印制电路板元件库编辑（1）PCB元件库编辑器；
（2）PCB元件库绘图工具和命令；（3）制作自己的PCB元件库
基本要求：基本要求：熟悉印制电路元件库的编辑环境，熟练使用元件库的常用工具和命令，会制作自己的元件库。
（五）原件封装属性： 电阻——AXIAL0.3 电容——RB.2/.4 三极管——DIP14 CN——CN6 滑动变阻器——VR5 LM324——DIP14 IN4733——DIODE0.4 电源和地插座——AXIAL1.0 二极管——XTAL1
三、绘制原理图与PCB
1、绘制原理图（1）在原理图库文件中绘制才能CN芯片
在制作这个CN中芯片中其中遇到了一点问题就是连接线不能在网格的任意位置画线，其中运用到了图 中所显示的需要分别进行在“视图”工具栏中的“可视网络”和“捕获网络”的应用来进行任意位置的画线。
（2）绘制原理图 ①新建原理图文件：
②连接电路如图：
连接完整好的电路如上，但是看上去简单其实在制作这个原理图的过程中还是遇到了很多的问题。例如在绘制原理图中的 这个部分时，我就自己走了很多弯路，最终在同学的帮助下顺利的完成了。这个过程中需要用到截图 中所示的“放置”---“总线”---“总线入口”等步骤来完成。
③对电路进行ERC检测：
结果如下
④电路无误后创建网表
3、绘制PCB（1）绘制PCB库中没有的原件封装
绘制原件CN的封装如图:
注意：封装的引脚与原理图中引脚相对应
总 结
经过此次Protel课程设计实习，基本达到了对Protel 99SE软件有初步认识和熟悉，并掌握了使用Protel 99SE软件进行电路图的设计和绘制的方法。
首次接触Protel 99SE软件时，对各个元件的查找和对元件库的管理和添加是第一个难点，其次就是对于绘制原理图的一些细节把握还不够到位，比如在绘制原理图元件时要注意元件一般的尺寸大小，不能太大也不能太小了，还有元件管脚电气属性的设置的方法。原理图的绘制完成后便是修改名称和添加元件库了。这些基本方法都掌握后, 就可以绘制一些基本的原理图了, 绘制图形要注意元件的摆放和整体的布局，绘制的原理图要求美观，清晰。
绘制完原理图之后便是学习制作 PCB 的封装了。元器件封装是Protel较难也很关键的一步,制作 PCB 要以元件实物的型号和大小为依据，实物元件的种类繁多，所以要以具体情况具体要求来制作 PCB 封装。PBC封装尺寸的大小更注重在管脚的距离上，管脚距离的大小决定了实物元件能否安装在电路板上。要从原理图生成 PCB 就要保证每个元件都有对应的封装,不仅大小要对应，符号也要一一对应。
特别需要注意的是，当某个元件在库中找不到与之对应的封装号时，我们应该在库中自己绘制出其封装形式。在这些步骤都完成后就可以从原理图生成 PCB 图了,当然刚开始做的时候错误是在所难免的，但通过自己的努力练习，并向老师和同学请教，找到错误的根源所在，及时改正，最终完成了设计任务。当然，最后检查的时候，必须保证从原理图生成 PCB 时要保证每个元件都是正确的，保证每个元件都被导入了，而没有遗漏。
最后一步是布局和布线。由于初学原因，采用的电脑自动布线。在此期间，老师给我指出了诸多错误及不合理之处，所以，以后自己要多从手动布线方面多下功夫，不断提高自己的布线技巧。当然，仅仅四天的实习还远远不够，今后自己还要多下功夫，争取真正作出更为细致且精美的图来。
PCB电路设计 篇6
随着信息技术的高速发展和电子产品的升级换代，传统的手工PCB设计方式逐渐被计算机辅助设计所取代。Protel作为一款功能强大的EDA软件，在PCB设计中有着十分广泛的应用，在相关专业教学中引入基于Protel的PCB设计及制板方法，对于增强学生专业实践能力具有重要作用。
一、Protel设计PCB的原则
1.元件布局
元件布局主要遵循以下原则：
高频元件连接时，连线应尽可能短，以降低电磁干扰；相互之间容易产生干扰的元件应该尽量分开，不宜靠得太近；对于存在高电位差的元件，必须满足相应的安全标准；重量较大的元件尽量不要安装在电路板上，以免损坏PCB板体；对于容易发热的元件，不宜安装在热敏元件附近；可调节元件要安放到便于调节的位置，如果是机外调节，则必须安放到与外壳旋钮相对应的位置。
其次，根据电路功能要求，在没有特别要求的情况下，应尽量根据原理图中的元件安排进行布局，让信号从左输入、从右输出；从上输入、从下输出。根据电路流程，合理布置各电路单元的方位，确保信号传输顺畅无阻，并避免出现信号方向上的冲突。
另外，元件布局应以各功能单元为核心，均匀、有序、紧凑地分布在核心电路附近；数字电路与模拟电路要彼此分开；元件和电路板边缘不宜靠得太近，一般应保持3mm以上。
2.导线布线
（1）线长。铜膜线越短越好，尤其是在高频电路中。铜膜线变向时，尽量采用圆角或斜角，而不宜出现尖角或直角，特别是布线密度较高时更要如此，否则会影响电气性能。对于双面板布线，要尽量使两面的导线彼此垂直或斜交，以防导线平行而出现寄生电容。
（2）线宽。铜膜线的宽度要满足两方面的要求，一是便于生产，二是达到相应的电气性能规定。通常而言，铜膜线的宽度以0.3mm为宜。
（3）间距。两条铜膜线之间要保持一定的安全距离，该间距至少应该能够承受线上的峰值电压。另外，出于生产方面的考虑，线的间距要尽可能的宽，特别是布线密度较低时，更要保持较大的间距。
（4）屏蔽及接地。公共地线要尽量设计到PCB板的边缘位置，同时，在电路板上要尽量多地留一些铜箔作为地线，以增强其屏蔽功能。此外，地线要尽可能设计成环形或网格形。
3.焊盘尺寸
确定焊盘内孔尺寸时，应从元件引线直径、公差尺寸、镀锡层厚度、孔径公差多个方面进行综合考虑。一般而言，可在金属引脚直径的基础上增加0.2mm作为焊盘孔径，并以该孔径加上1.2mm作为焊盘外径。当焊盘的孔径小于0.4mm时，应确保焊盘外径与焊盘孔径的比值在0.5～3之间；当焊盘孔径大于2mm时，应确保焊盘外径与焊盘孔径的比值在1.5～2之间。另外，特殊情况下也可以使用椭圆、方形等其他形状。
二、Protel设计PCB的实验室制板的方法
1.热转印法
热转印法需要使用美纹胶纸、覆铜板、剪刀、油性笔等工具和材料。制板前应输出并打印图形文件。
热转印法的工艺流程如下：下料、抛光、水洗、烘干、贴图、转印、冷却、取纸、腐蚀、水洗、烘干、钻孔、抛光、裁边、打磨边缘。
制板时，应注意以下操作细节：
（1）应参照PCB板尺寸，裁出大小合适的覆铜板；
（2）尽可能采用抗氧化性强的板材作为覆铜板；
（3）转印温度以175℃为宜，热转印前，要将板子过2～3遍；
（4）腐蚀液可以采用1：4的三氯化铁水溶液，也可以采用浓盐酸和过氧化氢的混合水溶液（HCl：H2O2：H2O=1：2：4）；
（5）采用手工钻孔时，必须挑选规格适宜的钻头，且尽可能将孔钻到焊盘中心。
2.感光板曝光法
感光板曝光法需要用到菲林底片、感光板、剪刀、油性笔、透明胶等工具和材料。制板前应输出图形文件并打印菲林底片。
感光板曝光法的工艺流程如下：裁板、贴图、曝光、显影、腐蚀、脱模、钻孔、抛光、钻孔、裁边、打磨边缘。
制板时，应注意以下操作细节：
（1）注意打印好正片和负片，以备曝光时使用；
（2）裁板要小心操作，以防感光膜从板上脱落；
（3）显影液的温度以45～55℃为宜，且显影粉：水=1：100；
（4）褪膜时应采用1：20的脱模液，温度以50～55℃为宜，没有脱模液时，也可用酒精等替代，经擦拭即可褪膜。
Protel是目前广泛采用的一种PCB设计软件，利用Protel设计PCB时，对于元件布局、导线布线、焊盘尺寸等方面都有一定的要求，学生在学习PCB设计时，要严格遵循这些原则，并熟练掌握热转印法和感光板曝光法这两种实验室常用制板方法，切实提高自身动手能力，为将来走向工作岗位奠定扎实基础。
参考文献：
[1]张辉.protel 99SE环境下的数字钟电路的设计[J].技术与市场，2015（5）.
[2]邹春妮.基于protel DXP 2004的pcb设计思想和方法的研究[J].中国科技纵横，2015（3）.
PCB设计常见问题分析 篇7
1.1原理图常见问题
1) ERC报告管脚没有接入信号:a.创建封装时管脚定义I/O属性;b.创建元件或放置元件时修改了不一致的属性, 管脚与线没有连上;c.创建元件时pin反向, 必须是非pin name端连线;
2) 元件在图纸外:没有在元件库图纸中心创建文件;
3) 创建的工程文件网络表只能部分调入pcb:生成netlist时没有选择为global;
4) 元器件无法翻转、旋转:切换输入法。
1.2 PCB中常见问题
1) 网络载入时报告NODE没有找到。a.原理图中的元件使用了器件库中没有的封装;b.原理图中的元件使用了器件库中名称、属性不一致的封装;
2) DRC报告网络被分成几个部分:表示这个网络没有连通, 查看文件报告, 选择使用CONNECTED COPPER查找;
3) 在操作过程中, 应尽量减少出现蓝屏。可多次导出文件, 生成新的DDR文件, 减小文件尺寸。进行较复杂的设计, 尽量不要使用自动布线。
在PCB设计中, 布线是完成产品设计的重要步骤, 前面的准备工作都是为它而做的, 在整个PCB中, 以布线的设计过程限定最高、技巧最细、工作量最大。PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。布线的方式也有两种:自动布线及交互式布线。在自动布线之前, 可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线, 输入端与输出端的边线应避免相邻平行, 以免产生发射干扰, 必要时应加地线隔离, 两相邻层的布线要互相垂直, 平行容易产生寄生耦合, 自动布线的布通率, 依赖于良好的布局, 可预先设定布线规则。一般先进行探索式布线, 先把要布的连线进行全局的布线路径优化, 根据需要断开已布的线, 并试着重新再布线, 以改进总体效果。对于元件高密度的PCB设计, 贯通孔已不太适应, 它浪费了许多布线通道, 因此出现了盲孔和埋孔技术, 它不仅具有导通孔的作用, 还省出许多布线通道使布线更加方便, 更加流畅, 更为完善。
2印制电路板干扰的产生及抑制
电气设备在调试和使用中经常出现干扰现象, 原因很多, 除外界因素造成干扰外, 印制电路板布线不合理、元器件安装位置不当等都会产生干扰, 这些干扰会导致电气设备不能正常工作甚至导致设计失败。因此, 在印制电路板设计时, 就应对可能出现的干扰加以抑制。
2.1地线干扰的产生及抑制
原理图中的地线表示零电位, 整个电路中的各接地点相对电位差也应为零, 但是却不能保证电位差绝对为零, 极小的电位差经放大电路放大, 可能形成影响整机电路正常工作的干扰信号。为抑制干扰, 采用以下方法:⑴正确选择接地方式;⑵将数字电路地线与模拟电路地线分开;⑶尽量加粗接地线;⑷大面积覆盖接地。
2.2电源干扰及抑制
电源电路原理图设计不合理, 电源电路的布线和印制电路板设计不合理都会产生电源干扰 (包含交流电源电路和直流电源电路产生的电场) 。因此在布线时应做到交直流回路不能彼此相连, 电源线不要平行大环形走线, 电源线与信号线不要靠得太近, 并避免平行。必要时在电源输出端和电器之间加装滤波器。
2.3电磁场的干扰及抑制
由于元器件安装紧凑、连接密集, 若设计不当, 将产生分布参数干扰、元器件的磁场干扰, 针对不同干扰应采取相应措施。
1) 印制导线间的寄生耦合。两条相距很近的平行导线之间的分布参数可等效为相互耦合的电感和电容, 一条导线流过信号, 另一条导线亦产生感应信号 (即干扰源) 。因此在设计时尽量避免信号线相互平行, 或采用屏蔽线将弱信号屏蔽以抑制干扰。
2) 磁性元器件相互间干扰。扬声器、电磁铁等产生恒定磁场, 高频变压器、继电器等产生交变磁场, 这些磁场对周围元器件及印制导线都会产生干扰, 根据不同情况采取相应抑制对策:⑴减少磁力线对印制导线的切割;⑵两个磁元件的相互位置应使两个元件磁场方向相互垂直, 以减少彼此间的耦合;⑶对干扰源进行磁屏蔽, 屏蔽罩应良好接地。
2.4热干扰及抑制
电器中的大功率器件, 在工作时表面温度较高, 导致电路中存在热源, 对印制电路产生干扰。因此, 在排版设计时将温度敏感元件 (如晶体管) 远离发热元件, 将热源 (如功耗大的电阻及功率器件) 安装在板外通风处, 防止产生热传导或热辐射, 必要时加装散热片。
3结语
结合具体电子产品制作, 通过电路原理图设计、PCB设计、PCB制作工艺体验, 一方面使学生掌握了电路设计的方法以及印制电路板制作的各种工艺, 培养学生具备发现问题、解决问题的能力;另一方面提高了学生对于专业课程的兴趣, 培养学生实践动手的能力, 取得较好的效果。
摘要：PCB是电子产品重要的部件之一, 在我们的生活与工作中, 几乎每种电子设备, 小到家用电器, 大到计算机、通讯设备、武器装备, 只要运用集成电路等各类电子元器件, 都要使用到印制电路板。
关键词：印制电路板设计,Altium Designer,6软件,原理图,PCB,常见问题及解决办法
参考文献
[1]张睿.零点工作室.Altium Designer 6原理图与PCB设计[M].北京:电子工业出版社, 2007.
[2]毕满青.电子工艺实习教程[M].北京:国防工业出版社, 2009.
[3]王建花, 茆姝.电子工艺实习[M].北京:清华大学出版社, 2010:126-141, 149-156.
[4]李东生, 张勇.电路设计教程[M].北京:电子工业出版社, 2002.
数模混合电路的PCB抗干扰设计 篇8
现代电子产品中, 许多PCB模块不再是单一的功能电路, 更多地出现了由数字电路和模拟电路混合构成的模块。数据由模拟电路接收采集取得, 而在数字电路中实现数字化的控制处理。所以一块PCB上同时出现的数字电路和模拟电路之间的电磁兼容 (EMC) 问题也就必然出现, 电磁干扰 (EMI) 成为了电路设计的难点。要更大程度地消除其影响, 电路板的抗干扰就显得十分重要。
印制板抗电磁干扰设计能提高线路本身的抗干扰能力, 减少电磁辐射, 从而保证电路系统工作的可靠性, 保证设备电磁兼容性。在印制板上直接采用抗EMI设计, 比在其他方面采取措施更具可靠性、稳定性、经济性。
1 干扰的产生
电路系统的EMI主要来源于电压的快速变化和信号回流。
模拟信号对噪声相对数字信号要更敏感, 因为模拟电路工作依靠连续变化的电压电流, 从电源和地线上传导的干扰都能影响其正常工作, 数字电路工作时对于设定好的逻辑电平进行高低的比较和检测, 具有一定抗干扰能力。在混合电路中数字信号相对于模拟信号是一种噪声源。数字电路工作时, 稳定的有效电压只有高低电平两种, 当数字器件输出电压变化时, 器件内部的开关管会产生开关电流。数字电路的速度越快, 开关时间也就越短, 当大规模数字电路有多个管脚同时发生电平变化时, 会在回路中产生电流尖峰信号。数字电路造成的这种电流扰动, 如果通过电路传导耦合到模拟电路中, 将会影响模拟电路的正常工作。
所以, 电压的快速变化是EMI产生的源头, 而信号回流的路径则是EMI产生的环境。由电源和地之间的阻抗和分布电感引起的EMI, 按照公式Er=IR和EL=L (di/dt) , 电流变化速率越快, 分布电感产生的感应电压就越大, 高速电路设计时, 由于时钟、信号等频率较高, 电流变化快, 所以di/dt较大, 由此而产生大范围的高频电流, 从而激励器件和线缆辐射, EMI问题就会更加明显。
2 混合电路PCB的抗干扰设计
传统设计将模拟电路和数字电路严格区分, 然而在高速数模混合电路中, 最好是采用多点接地, 使用大面积的电源和地平面, 以便为电源去耦提供低阻抗。而如何消除模拟信号和数字信号之间的干扰成了硬件设计的关键点之一。印制板设计时, 布局、布线、内电层分割的设计规则应作为基本设计准则加以应用。
2.1 印制板的布局
印制板相近传输线上的信号之间由于电磁场的相互耦合而发生串扰, 元器件的合理放置可以大大减小EMI问题。例如, 敏感器件应远离高增益放大器的输出;开关电源模块既要远离敏感器件, 又要远离高增益放大器电路;模拟电路和数字电路要分开放置, 避免出现交错;模数转换器件则要放置在模拟电路和数字电路分区的交界处。根据频率和类型分割PCB上的电路, 要仔细选择时钟电路的位置, 避免出现过长的时钟信号布线。通常的做法是按照信号流向安排各个功能模块, 使布局便于信号流通, 并尽可能保持信号方向一致。
2.2 印制板布线
在信号频率>10 MHz的情况下, 印制板上的布线、过孔、器件封装等都会引起不可忽略的分布电感和电容。当布线长度大于噪声频率相应波长的1/20时, 则会产生天线效应, 噪声会通过印制线向外辐射。信号线上的过孔会引起大约0.5pF的电容, 器件的封装材料本身也有可能引入大约2~6pF的电容, 这些小的分布参数在高速电路中的作用不容忽视。
PCB设计时, 电源、地的过孔应尽可能靠近器件的相应引脚, 加粗电源线和地线宽度能减少环路电阻, 同时应尽量使电源和地线走向和数据方向基本一致, 有助于增强抗干扰能力。采用较窄的印制线 (4~8 mil) 能增加高频阻尼和降低电容耦合。布线时要避免大的电流环路面积。采用多点接地使高频地阻抗更低。布线时应避免90°拐弯, 因为90°拐弯会增加电容并导致传输线特性阻抗发生变化。保持相邻线迹之间的间距大于线迹的宽度能使串扰最小。
2.3 电源平面层的分割
为了提高不同电源之间的隔离度, 使得数字部分的干扰尽可能少地传递到模拟信号部分, 必须进行电源平面的分割。但是不恰当的分割也会造成信号回流路径不完整, 影响数字信号的完整性。因此, 电源平面层分割的原则是, 要看分割后的信号回流路径是否被增大, 回流信号对其他信号的干扰是否会增大。如果有条件, 可以将电源平面分层设置, 因为电源分层, 出现信号跨平面层分割的情况会大大降低, 能有效提高信号质量。
综合以上3个方面, 在高速数模混合PCB实际设计当中, 应当遵从以下几个要点: (1) 将PCB区分为相对独立的模拟和数字部分; (2) 元器件布局时区分模拟和数字部分; (3) 只保留统一的地, 模拟电路和数字电路使用公共地平面; (4) 所有层中, 模拟信号在电路板模拟部分布线, 数字信号在数字部分布线, 电路中的电流环路应保持最小; (5) 电源线和地线应相互接近; (6) 布线尽量不跨越分割电源间的间隙, 如果不可避免地要跨分割电源布线, 那么尽量将信号线布在紧邻大面积地平面的走线层上。
3 设计实例
以某种信号处理板为例, 板子要安装两片模数转换芯片, 该器件本身同时有模拟电路和数字电路两部分, 分别使用模拟3.3V电源和数字3.3V电源, 对这两个器件的PCB设计采用了以下方法: (1) 首先是器件的布局, 模数转换器件尽可能靠近模拟信号在电路板边缘的输入插座, 与为其提供模拟电源的芯片一起组成一个模拟电路部分, 独立于其他数字器件摆放, 如图1所示。 (2) 地层的设计遵从一个地平面的原则, 将模拟地和数字地引脚全部连接到同一地平面, 引线要尽量的短。在数字器件和模拟信号线之间对地层进行了不闭合的隔离, 约束信号返回电流的流向, 避免模拟信号电流和数字信号电流相互影响。 (3) 在两个电源层分别分割模拟电源和数字电源, 将数字电源和模拟电源尽可能隔离, 如图2所示。 (4) 添加高频低电感陶瓷去耦电容, 去耦电容可以消除高频噪声, 容值的选择与噪声频率有关, 一般可以用C=1/F计算, 多数选用0.1μF或0.01μF的多层陶瓷电容, 大约5片以上需要加装一个钽电容作为蓄能电容。
4 设计效果及分析
以上述印制板为例, 经过上述设计, 模数转换器前端输入的采样时钟和模拟信号在实际使用时的信号传输基本没有受到数字信号的干扰, 达到了设计要求。
数模混合电路的PCB设计是一个较为复杂的过程, 器件布局布线和电源地平面层的处理都能影响到电路性能, 尽管这只是EMC设计中的一部分。通常采用以上抗干扰措施, 就能有效消除电路之间的电磁干扰。设计时遵从一定的规则, 就能使设计的PCB更好地达到使用要求。
摘要：数模混合电路PCB设计中, 如何消除电磁干扰是一个难题。印制板抗电磁干扰设计能提高线路本身的抗干扰能力, 减少电磁辐射, 从而保证电路系统工作的可靠性, 保证设备电磁兼容性。现通过对干扰源、干扰对象和干扰途径的分析, 依据PCB设计实例, 探讨了利用PCB设计抑制和消除干扰的方法。
关键词：数模混合电路,干扰,EMC
参考文献
[1]顾海洲, 马双武.PCB电磁兼容技术[M].北京:清华大学出版社, 2004.
[2]大卫A.韦斯顿.电磁兼容原理与应用[M].杨自佑, 王守三, 译.北京:机械工业出版社, 2002.
[3]ADI公司高速PCB布板指南[Z].
PCB电路设计 篇9
关键词：Proteus软件,原理图仿真,PCB设计
传统的电子设计的流程是确定题目后, 查找资料, 确定方案, 设计电路图, 购买元器件, 制板, 调试, 最后进行测试。如果达不到设计要求, 这个过程就要反复进行。如果更换设计方案, 就必须重新购买元器件并重新制板, 这样不仅费时、费力、而且费用也高。
为了解决上述方法中存在的问题, 可以用EDA技术, 在原理图设计阶段就可以对设计进行评估, 验证所设计电路是否达到设计要求的技术指标, 还可以通过改变元器件参数使整个电路性能达到最优化。这样就无须多次购买元器件及制板, 节省了设计时间与经费, 提高了设计效率与质量。
计算机仿真技术还可以为学生提供虚拟安全的仿真情境, 同时也提高了学生的学习兴趣。
目前, 仿真软件工具种类繁多, 在进行电路仿真和PCB设计时, 挑选合适的仿真软件是十分重要的。在众多的仿真软件中, 我们选择了Proteus软件, 此软件建立了完备的电子设计开发环境, Proteus软件是来自英国Labcenter公司的EDA工具软件, 已有十多年的历史, 在全球广泛使用, Proteus软件主要由ISIS和ARES两部分组成, ISIS的主要功能是完成原理图设计以及电路原理的交互式仿真, ARES主要用于印制电路板的设计。
通过设计大量仿真图与PCB图和对Proteus软件的研究, 我积累了用Proteus软件设计电路的一些经验, 下面我就Proteus软件在I-SIS界面进行电路设计与仿真、在ARES界面进行PCB设计、以及存储自制元件封装与仿真图等方面谈谈Proteus软件的应用及关健技术。
1 应用PROTEUSE软件—ISIS进行电路设计与仿真
1.1 原理图设计与绘制
1.1.1 设置编辑环境
可设置图形风格, 包括:
1) 线宽;
2) 填充类型;
3) 字符;
4) 颜色等。
1.1.2 选取/放置器件
在该软件环境下, 执行各种电子电路设计, 最重要的就是查找元器件, 该软件含有丰富的元件库, 在双击ISIS图标后, 点击工具栏中的字母P, 就可以出现元件查找界面环境。
此时, 通过输入关键字的方式就可以查找各类元器件了。比如, 通过cap查找电容, 通过res查找电阻等等。对于所查找的元器件的参数, 可以通过属性进行修改, 特别注意的是如果已查找到一个电阻R1为200K, 那么这个电阻只要更改一下参数, 就可以反复使用了, 整张图中的所有电阻都可以用这个电阻通过改变元件参数来代替, 这无疑为绘图者节约了大量时间。
1.1.3 原理图连线
点击元件引脚或者先前连好的线, 就能实现连线, 也可使用自动连线工具连线。
建立网络表:网络表是电路板与电路原理图之间的纽带。建立的网表用于PCB制板。
1.1.4 原理图的设计与绘制
如下图1所示就是ISIS智能原理图输入流程。
1.1.5 应用proteus软件设计机器猫电路
改装后的机器猫增加了功能, 提高了趣味性。改装后的机器猫电路包括声控部分、光控部分、磁控部分、放大器部分、定时器部分、电机驱动器部分等, 机器猫外壳 (包括电机、4.5V电源、音乐芯片等) 。
下面以机器猫设计电路为例说明应用proteus软件如何进行电路设计与仿真, 如图2所示:
1) 设计要求。机器猫原电路不包括三种控制, 改装后能实现声控、光控、磁控三种控制。它利用555构成的单稳态触发器, 在三种不同的控制方式下, 均给以低电平触发, 促使电机转动, 从而达到机器猫停走的目的。即:拍手即走, 光照即走、磁铁靠近即走, 但都只是持续一段时间 (暂态时间) 后就会停下, 再满足其中一个条件后继续行走。
2) 机器猫电路组成与方案设计。
声控电路部分的设计:声控器件是麦克风 (K1) , 是把外界声场中的声信号转换成电信号的传感器, 以三极管Q1和Q2为核心组成放大电路, 当麦克风收到声音信号后麦克风电阻变小, 电阻变小后会有如下变化:VB1↓→VC1↑→VB2↑→VC2↓→VI↓→VO↑;光控电路的设计:光控器件使用光敏三极管 (和K3连接) , 光敏三极管有放大作用, 当遇到光照时, C、E两极导通, 导通后会有如下变化:VI↓→VO↑;磁控电路的设计:磁控元件是干簧管 (K2) , 干簧管属于常开型, 如磁力足够干簧管内部接通, 即电路闭合, 导通后会有如下变化:VI↓→VO↑。555定时器部分的设计:触发信号到来时刻, 定时开始, 输出信号翻转为高电平, 电容充电, 当电容电压升至 (2/3) VCC时, 输出信号回到低电平, 定时结束, 电容放电为下次充电作准备, 如图4所示:
电机驱动器部分的设计:当V1变小即555定时器的2脚触发端低电平触发, 经555定时器定时放大反相后输出端3脚VO变大, 三极管Q4导通后Q5导通, 电动机运转。设计完毕进行仿真, 仿真过程:分别用开关K1、K2、光耦合器模拟仿真声控、磁控和光控;用灯泡代替电动机。每当按下其中一个开关时, 灯泡即发亮, 一段时间后自动熄灭, 相当于机器猫“走———停”过程。可通过调整C5、R6各自数值的大小改变电动机工作时间的长短。
3) 利用仿真图维修机器猫电路。proteus软件的仿真运行、停止等控件的设计非常友好, 位置在界面的左下方, 形状与许多电器设备上的按钮非常相似。通过电路绘制与仿真, 我发现使用“把仿真图分解的”的方法, 可以把电路原理分析的更加清楚, 更容易判断出电路故障点。比如:先删除下面的磁控和光控电路, 进行电路仿真也能实现声控, 然后再删除555定时器前的声控电路, 也能实现光控、和磁控, 通过删除部分仿真图, 逐一实现仿真, 最后发现如果能实现声控而不能实现光控, 故障主要在光敏三极管的极性接反或管子损坏, 如果能实现光控、磁控, 而不能实现声控, 电路的主要故障点在555定时器前的麦克风或放大电路部分, 如果每个功能都不能实现, 则把Q5三极管CE极加根短线使极间短路让灯亮 (电动机转) , 依据此方法向前逐级查找故障点。这样在电子产品组装调试过程中出现故障, 就会有目的的分析故障原因, 这种方法, 对于维修复杂的电子产品无疑是个好帮手。
1.2 原理图仿真
电路的分析与测试技术是电子技术中的重要内容。现代电子技术中, 随着设计与制造自动化程度的提高, 电路产品的自动测试、诊断和性能评价显得越发重要, 将成为电子工程师们的重要技能。我们在电子实训教学中更要偏重电路中的测试、诊断和分析技能训练。PROTEUS VSM有两类不同的仿真方式:交互式仿真和基于图表的仿真。交互式仿真就是实时直观地反映电路设计的仿真结果。基于图表的仿真 (ASF) 就是用来精确分析电路的各种性能, 如频率特性、噪声特性等。PROTEUS VSM中的整个电路分析是在ISIS原理图设计模块下延续下来的, 它提供了大量的虚拟仪器曲线图表、激励源和探针等仿真工具。使用proteus进行电路仿真, 能够直观方便的看到电路的运行状态, 各点的电压波形, 有助于增强对各类基本电路的理解, 为设计复杂电路打好基础。
2 应用PROTEUS软件--ARES进行PCB设计与制作
2.1 PCB的设计
印制电路板, 又称印刷电路板、简称印制板, 英文简称PCB (printed circuit board) , 印制电路板 (PCB) 是电子产品中电路元件和器件的支撑件。它提供电路元件和器件之间的电气连接。随着电子技术的飞速发展, PCB的密度越来越高。PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大。实践证明, 即使电路原理图设计正确, 印制电路板设计不当, 也会对电子产品的可靠性产生不利影响。
2.1.1 元件替除
设计印制板之前电路图需做些修改, 将不在印制板上的元件替除。因为不在印制板上的元件要和印制板连接需要接线端子, 例如机器猫电路的电池的正负极用接线端子J代替, 麦克风用J1代替, 光敏三极管用J2代替, 电动机用J3代替。这样在印制板上就留下了这几个元器件的接线端子。而这几个元件却不在印制板上。
2.1.2 原理图导入
在ISIS界面按快捷按钮ARES, 可以方便地转到ARES进行PCB设计。在这里特别提醒的是如果你的仿真图不能导入ARES制板界面, 那么你检查一下你的文件名, 如果是中文名就不能成功导入, 必须改成英文名。
2.1.3 板边层设计
进入ARES制板软件后, 要进行板边层设计, 板边的长宽就是实际电路板的长宽。点左面方框———选板边层———o键 (设中心) ———拉出一个黄色框87mm×57mm。因为87mm×57mm是机器猫印制板的实际尺寸, 使印制板正好能放在猫的背部。
2.1.4 自动布局与自动布线
只要按工具栏中的相应按钮就能立即实现, 速度快并且连线位置准确。可以布成单面板, 也可以布成双面板。如果布成单面板, 要进行特殊设计。单面板自动布线:工具———设计规则管理器———电源信号———其它信号都设置成蓝色, 然后改变线宽:点E更新默认值为28th, 所有导线宽度都变为28th。最后根据情况可以改变单根导线, 只要改变导线风格即可。
2.1.5 手动布局与手动布线
1) 手动布局。选择元件模式, 对象选择器中会显示所有器件, 在放置器件后, 他们从对象选择器中消失, 这便明白地指示还有多少器件没有布完。2) 手动布线。a.布线是从左键单击“导线模式”按钮开始的。这时, 对象选择器将列出“走线风格”列表, 可以选中默认的走线风格。例如:我们现在要使用20th的导线, 所以我们选择T20的导线风格。在焊盘上单击左键开始布线, 在布线路径的拐点单击放置拐点, 直到终点焊盘, 最后在终点焊盘单击右键完成布线。b.如果修改导线单击右键。c.如果同时改变所有导线宽度, 单击E后在对话框中改变线宽既可。d. 此图是实时“设计规则检查器”。在底部的控制条内, 它在设计板时报告任何物理设计规则冲突。左键点击此处将打开对话框, 里面详细列出各种冲突并可通过进一步的操作放大到特定错误的位置。布线时要时刻监视“设计规则检查器”, 及时修改错误。在电路板设计时, 应用手动布局和自动布线, 自动布线后再个别调整线宽是最好的, 这样可以使电路板设计时间大大减少, 电路板设计更合理。
在实际教学过程中, 仿真手段还必须配合一定的实际动手操作, 才能从根本上增加学生的实际应用能力, 应该做到软件的虚拟仿真与实际硬件电路的设计制作测试相结合, 才能达到教学要求。
2.2 PCB的制作———蚀刻法
PCB制作流程:下料→打印→转印→修版→蚀刻→钻孔→去油磨→水洗→风干→涂剂。
3 存储自制元件封装与仿真图, 使电路设计具有高效性
3.1 自制元件封装
在使用Proteus软件的过程中, 除了应用封装库中的封装外, 经常找不到所需的元件封装, 那么有两种方法解决这个问题, 就是在封装库中找一个相同的封装来代替, 如果找不到就需要自己制作, 制作封装入库后, 需要的时候只要输入封装名字, 就可以在封装库中找到, 例如:制作一个双列直插式封装, 共有三步:放置焊盘、绘制丝印外框、封装入库。
3.2 存储仿真图
在绘制仿真图过程中, 除了应用系统内置所给的元件绘图外, 我们还可以将自己经常使用的仿真图存储起来, 需要的时候, 再在这些自制好的仿真图上进行增加或删除, 就可以得到新的仿真图, 例如一个电池充电器具有两个功能, 一个功能是提供直流电, 另一个功能是可以对电池充电, 如果绘制这个电池充电器的仿真图, 就可以在直流稳压电源的仿真图上进行修改和增加。我们在实践中不断地积累元件封装和仿真图, 就可以在以后的应用中, 减少重复劳动, 使我们从大量的重复劳动中解脱出来, 使电路设计具有高效性。
4 结论
本文例举的机器猫电路要实施三种控制不是一个简单的电子控制问题, 它涉及到Proteus软件知识, 传感器方面的知识、555定时器等知识, 从而使控制效果优化。在ISIS界面进行电路设计仿真时, 通过调用各种虚拟仪器和探针实时对电路监控, 如达不到设计指标, 使更换设计方案具有灵活性;设计电路时不用反复制板, 缩短了设计时间, 节约了设计成本;设计时也可改变元件参数使整个电路性能达到最优化;在ARES界面进行PCB设计, 设计过程中利用手动布局自动布线, 然后手动调整个别线宽和线路走径, 增强了电子产品的抗干扰能力和可靠性;在PCB制作过程中, 用转印机转印PCB图使制板速度大大加快;存储自制元件封装与仿真图, 使我们从大量的重复劳动中解脱出来, 提高了电子产品设计的效率。
参考文献
[1]周润景, 张丽娜编著.基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真.北京:北京航天航空大学出版社, 2006.
[2]张伟, 刘振强编.小型电子产品组装与调试学习手册.北京:金隅科技学校校本教材, 2009.
[3]周润景, 张丽娜, 刘印群编著.PROTEUS入门实用教程.北京:机械工业出版社, 2007.
抗静电干扰的PCB设计 篇10
1 静电放电 (ESD) 的工作原理
一般造成ESD的因素有很多种, 比如塑料等化纤材料构成的元器件外壳、底板、机壳都很容易成为静电电荷聚集的容器, 目前电子产品中存在大量的这样类似的化纤材料, 从而也为静电聚集提供了大量的场所。而静电的聚集最终会通过传导和辐射的方式对电子元器件、PCB进行干扰, 并最终影响到电子产品的正常工作。为什么静电放电会造成干扰呢?因为ESD的特点是高电位、大电流和极短时间, ESD会产生强烈的电磁辐射从而形成电磁脉冲 (EMP) , 静电瞬间电压可高达几千伏甚至上万伏, 由于放电时间极短从而产生很强的电流, 造成系统的复位、死机、程序跑飞, 甚至导致元器件的损伤。目前国际上对ESD定义了4种模型:人体ESD模型 (HBM) 、机器模型 (MM) 、器件充电模型 (CDM) 和电场感应模型 (FIN) , 其中人体ESD对电子产品造成的危害比例最大。为了防止ESD的干扰和损毁, 一般情况下通过选择抗ESD能力强的元器件、优化PCB版图设计以及机械屏蔽结构设计等多种方面来综合提高电子产品的抗ESD能力。其中, PCB版图设计优化是提高抗ESD最有效的因素, 合理优化的PCB设计可以提供良好的ESD泄放途径, 从而极大地提高电子产品抗ESD的能力, 同时也大量节约生产成本和检测时间。
2 ESD对元器件的影响
很多人对ESD造成元器件的危害往往存在认识上的缺失, 经常把因ESD造成的电子产品性能下降或故障误认为是元器件的老化失效。首先, 2KV以下的ESD人们基本感觉不到, 但却能使一些元器件造成损伤, 比如MOS器件击穿电压一般也就在300V左右, 这样的损伤人们基本看不到。再有因为静电的损伤与其它瞬变的过电压、过电流造成的器件损伤有时也是难以区分开来的。比如, 在某次电视机组装实训时, 就发现大量的CD5151CP芯片损坏, 开始怀疑是元器件本身质量问题, 但通过分析找到原因。本次实训时间安排在冬季, 冬季气候干燥, 本身就极易产生静电, 而安装人员也未采取防静电措施 (主要是受实训场所条件所限) , 安装人员在安装芯片时直接用手接触芯片, 同时在焊接时也未采取防ESD措施, 再有就是该电视机PCB设计上并没有采用ESD泄放途径的设计, 导致大量的ESD通过芯片本身, 从而造成芯片内部损伤。
造成元器件损伤的E S D, 主要是相关的电压瞬变引起闩锁 (Latch-up) , 在闩锁的情况下, 元器件在电源与地之间易形成短路, 造成大电流、EOS、器件的损坏, 尤其是CMOS器件因闩锁效应特别容易损坏。另外, 电子产品中常见的ESD故障还有各种类型的接口器件, 比如, 单片机系统中常用的RS-232驱动器和接收器的失效等。
3 抗ESD的PCB设计
一般而言, 抗ESD的PCB设计主要从布局和布线入手, 采取隔离和保护电路的设计手段以达到电磁兼容标准对抗ESD的要求。
首先是布局的考虑, 通常情况下考虑的规则有:敏感的模拟电路尽可能远离高速数字电路和RF电路;高功率的区域最好单独一块, 并有大面积的覆铜接地隔离;高频的输出尽量远离高频的输入;电感不要并排在一起布局, 最好成直角布局;各种振荡电路要与相应的元器件尽可能靠近布局, 目的是减少走线的长度;芯片的电源必须有去耦布局。
其次是布线上的考虑, 布线上抗ESD的措施有很多, 最有效的方法是缩短布线距离, 减少线路的环路面积等。缩短布线距离最好的方法是采用多层板设计, 相对于双层板而言, 在多层板设计中可以将地平面和电源平面以及排列紧密的信号层以最近的距离布置, 有效地减少共模阻抗和感性耦合, 效果可以达到双面板的1/10到1/100。对于顶层和底层都有元器件, 具有很短连接线以及许多填充地的高密度PCB, 还可以考虑采用内电层, 确保每一个电路尽可能的紧凑布局以达到最短布线。若是只能考虑双面板, 那么电源与接地面就必须采用网格结构, 网格结构尺寸最好小于13mm, 并采用多点接地的方式使电路尽可能的紧凑。
再有减少环路面积也是提高PCB抗ESD干扰的有效途径, 如图1、图2就是常见的两种布局布线方式, 通过缩短平行通路尽可能减少环路面积以获得更好的抗ESD效果, 是PCB设计师在优化设计时必须考虑的主要因素。
还可以采用保护电路来提高PCB抗ESD干扰的能力, 通常情况下是采用ESD瞬变抑制技术, 比如采用磁珠、电容将ESD瞬变能量分流入地, 如图3。或是采用TVS二极管来解决来自电源端口的ESD干扰, 如图4。
4 结语
在PCB设计过程中始终围绕着抗ESD干扰的优化设计, 通过优化设计可以将电子产品中的ESD有效泄放, 从而提高电子产品的可靠性和稳定性。当然还可以通过选用抗ESD高的元器件或是增加外部部件 (比如屏蔽罩) 来提高抗ESD效果, 但这样必然会带来产品成本的提升以及工艺加工程序上的复杂度。
参考文献
[1]顾海州.PCB电磁兼容技术-设计实践.机械工业出版社, 2004.
[2]王守三.电磁兼容的实用技术.机械工业出版社, 2007.
[3]沃尔德曼.ESD电路与器件.电子工业出版社, 2008.
[4]陆坚.IC静电放电的测试[J].电子与封装, 2004.
PCB电路设计 篇11
关键词：电磁兼容；加固计算机底板；PCB设计
中图分类号：TN03文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 03-0000-02
EMC Technology Application in PCB Design of Computer Chassis Reinforcement
Zhou Ying
(China Shipbuilding Industry Corporation,Jiangsu Automation Research Institute,Lianyungang222006,China)
Abstract:The widely application of reinforcement computer makes high demand of EMC.Computer chassis reinforcement is one of the most important parts;Its EMC has straight effect on the system.This paper has put forward corresponding anti-interference measures of PCB design from layering layout and wiring etc.
Keywords:EMC;;PCB design
一、引言
加固计算机的应用领域越来越广泛，由于它通常与许多其他电子设备使用在同一系统中，电磁环境十分复杂，因此加固计算机电磁兼容性成为了衡量其质量的重要指标之一。
计算机底板是加固计算机的重要部件之一，工程实践证明，即使底板逻辑图设计正确，如果底板印制电路板设计不当，也会对加固计算机的可靠性产生不利影响。对于军用电子产品设计者来说，标准会更严格，要求更苛刻。所以，要保证整个系统的电磁兼容性的关键所在是保证印制电路板的电磁兼容性。本文将讨论电磁兼容技术及其在加固计算机底板PCB设计中的应用。
二、电磁兼容技术
电磁兼容主要包括敏感体、耦合通路和干扰源三个要素。所以电子设备系统电磁兼容性设计的主要内容就是要控制干扰源的电磁辐射，切断或抑制耦合通路，并且提高敏感体的抗电磁干扰能力。为实现电磁兼容性，可以采用以下几个方面的措施。
（一）合理布局器件和电路
应该将容易受到干扰的敏感元器件与干扰源尽可能的地远离，将输出与输入端口妥善的进行隔离，将不相容的信号的走线分开排布。
（二）采取正确的电磁屏蔽
将干扰源用屏蔽体包封起来，可以防止电磁干扰向外传播，将干扰电路用屏蔽体包封，可以防止电磁干扰进入。电磁屏蔽能够有效地切断电磁干扰的传播通道。
（三）设计良好的接地系统
想要得到良好的接地系统，需要设计低阻抗的地线，正确设计电路和设备的接地系统、将电缆屏蔽层的接地、将电路屏蔽体的接地，并设计合理的方案阻隔地环路的干扰。
（四）运用的滤波技术
合理运用滤波器，滤波器的主要功能是将有用信号以外的信号能量进行抑制。通过使用滤波器，可以明显削弱干扰源和敏感电路间的传导干扰。
三、电磁兼容技术在加固计算机底板PCB设计中的应用
一个设备在开发的最初阶段就应该考虑电磁兼容设计，如果等设备在使用后出现问题才去补救，不仅事倍功半且不能从根本上解决问题。由于底板PCB板上电子器件排布的密度越来越大，信号线走线越来越窄，使用的信号频率越来越高，出现电磁兼容和电磁干扰问题将是不可避免的。为了满足有关电磁兼容的标准，在设计底板印制板时就需要使各部分电路之间没有相互的干扰，并使印制板对外的传导干扰和辐射干扰尽可能的降到最低。所以在进行底板印制电路板布线的设计时，首先要对PCB进行合理分层，然后确定元器件的布局，最后进行合理布线，现在分别加以讨论。
（一）底板PCB的合理分层
底板一般由信号层、地层和电源层组成；由他们各自的数量总和得到层数。确定单板的层数需要综合考虑：信号的种类、信号线的需要的密集程度、电源的种类、地的种类、各种信号的频率等因素，要达到电磁兼容的严格标准并且考虑成本价格，采用适当增加地平面的方法是提高底板PCB的电磁兼容性的最好方法之一。
1.底板电源层数的确定
底板电源的层数由电源的数量、种类决定。对于一种电源供电的印制板，只需一个电源平面；对于使用多种电源的印制板，如果电源互不交错，那么可考虑进行电源层分割；如果是采用多种电源供电，并且电源互相交错，那么必须采用两层或两层以上的电源平面。
2.信号层数的确定
一般来说，底板的功能决定了信号的层数。通常有经验的工程师会通过辅助设计软件提供的布局、布线的参数报告，以及信号的种类和特性来确定底板的信号层数。如果从电磁兼容的角度，需要考虑对关键的信号（如时钟信号、复位信号等）是否需要进行屏蔽或隔离，从而确定是否增加底板层数。
（二）层的布局原则
1.关键的电源平面与其相对应的地平面相邻
2.所有信号层尽可能与地平面相邻
3.相邻层的关键信号不跨分割区
4.元件面、焊接面有相对完整的地平面
5.高频、高速、时钟等关键信号有一相邻的地平面
6.无相邻平行布线层
底板元件的合理布局：要做到布局合理，首先要将底板板上的元器件进行分组，同性质的放到一起，目的是在底板空间上保证各组的元器件不相互干扰。计算机底板，考虑到功能性，一般分为转接区、插件区、电源区。
所有的连接器最好布局在印制板的一侧，尽量避免从两侧引出线缆，这样可以减小共模辐射。高速器件应尽可能远离连接器，避免因信号在底板上长距离的走线，耦合上干扰信号。
（三）底板的合理布线
1.地线的合理布置
布置地线时必须注意以下三点：
（1）信号层上的高速信号线不能橫跨地线层；
（2）为避免外接电缆产生共模辐射骚扰，连接器不能跨装在地线沟上；
（3）地线的设计应尽可能地粗，从而减小地线上的分布电感。
2.电源线的合理布置
印制板上的供电线路中的电流是瞬态变化的，会向空间辐射电磁干扰。供电线路的电感会引起耦合干扰，耦合干扰会引起供电电压的振荡，也会影响集成片的响应速度。可以采用减小供电线路特性阻抗和增加滤波去耦电容的方法来抑制电源线中存在的干扰。
3.信号线的合理布置
不同性质的信号线应相互远离，不能走平行线，例如数字信号、模拟信号、高速信号、低速信号等。分别分布在不同层上的信号线的走线应尽量相互垂直，以减少各种信号线间的电场干扰和磁场干扰。信号线的布置要按照信号流向顺序进行，输出信号不能再流向输入信号区域。
高速信号的走线需要走的尽可能地短，底板上所有的高速时钟线都要根据时钟线的长度，采取相应的屏蔽措施，以免干扰其他信号。
印制板上的任何芯片的空引脚、金属屏蔽壳等电气上悬空的金属点，都要就近接到地线层上，以免引入不必要的干扰。
四、结束语
为了使加固计算机底板的电磁兼容性达到有关指标的要求，在设计上就需要兼顾以下几个方面：底板的功能分布、底板的性能的指标要求、生产所需成本等。在加固计算机的设计之初就应将底板PCB的电磁兼容性设计的思想融入进来，否则，若在制造过程中乃至今后使用过程中会发现存在电磁兼容问题，那么解决这些问题将付出高昂的代价。
参考文献：
[1]蔡仁钢.电磁兼容原理、设计和预测技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1997
[2]白云同.电磁兼容设计[M].北京:北京邮电大学出版社,2001
[3]王定华,赵家升.电磁兼容原理与设计[M].北京:电子科技大学出版社
[4]路宏敏.工程电磁兼容[M].西安:西安电子科技大学出版社
[5]电磁兼容技术和电磁干扰的抑制方法[M].国家继电器质量监督检验中心．
[作者简介]
PCB电路设计 篇12
Mentor Graphics公司的PADS 2007是一套成熟的完整的电子产品设计解决方案。PADS 2007中囊括了原理图设计、PCB设计、原理图创建的设计数据管理环境、FPGA/PCB集成设计环境、工程化的高速PCB信号完整性与电磁兼容性仿真工具，如图一所示。
对于工业级PCB设计来说，以上所囊括的5个部分都是必不可少的应用方向，并且遵循如图二所示的设计流程。以下将使用教学过程中最常使用的Logic和Layout模块，选取一个双面板的PCB设计实例进行说明。
1 原理图设计
图三所示为在Logic中设计的电路原理图，该原理图采用的是常规的单页设计，为保证原理图页面整齐、简洁，图中使用了大量的off-page符号和总线连接方式。完成原理图的设计后，通过Logic与Layout之间的接口连接方便地将原理图网表传送至Layout进行PCB设计阶段的布局、布线操作。
2 PCB布局、布线、灌铜操作
PCB布局操作是决定PCB设计成功与否的基础，良好的布局结构能够有效地缩短走线长度，增强抗干扰的能力，节省PCB制造成本。如图四所示为Layout中完成的PCB布局效果。
布局之后进行的是布线操作，Layout提供多种灵活使用的布线器工具。这些布线器工具包括：基本布线器、动态布线器、总线布线器、草图布线器。图示效果是动态布线器、总线布线器和基本布线器搭配使用的效果。灵活挑选布线器，可实现对某一部分导线的精确布线。图五为PCB布线效果，图六为PCB执行灌铜操作后的效果。
3 设计验证、输出光绘
执行灌铜操作后，不代表PCB设计工作的结束。使用PADS设计PCB时，很重要的一个步骤是执行设计验证，即检查是否存在违反了事先定义好的设计规则的情况。若检查出来了若干错误，必需逐条对照查找出错的原因，逐条改正，否则工厂制造出来的PCB也存在若干问题,使得PCB报废。
完成以上一切操作后，需进行最后一道工序，输出制造PCB所需的光绘文件。对于双面板来说，顶层与底层相关的丝印层、布线层、钻孔绘图层、钻孔符号、阻焊层都需输出。若设计中使用了SMT元件，则还需输出顶层和底层的锡膏层光绘文件。图七所示为PCB制造工厂使用提供的光绘文件生产出来的PCB实物。
4 结束语