印制电路板的地线设计

印制电路板的地线设计（精选5篇）

印制电路板的地线设计 篇1

在电子设备中, 地线设计是印制板布线设计的重要环节, 是抑制噪声和防止干扰的重要组成部分, 不合理的地线设计会使印制板产生干扰, 达不到设计指标, 甚至无法工作。地线是电路中电位的参考点, 又是电流公共通道。地地位理论上是零电位, 实际上由于导线阻抗的存在, 地线各处不都等于零, 即存在非零电位点。

一、模拟电路的地线设计——单点接地

1. 理论计算

例如:印制板上宽度为1.5mm, 长50mm的地线铜箔, 若铜箔厚度为0.05mm, 则可根据公式R=ρL/S, 该段导线电阻为0.013Ω, 若流过这段地线电流为2A, 则这段地线两端电位差为26mV, 在微弱信号电路中, 这26mV足以干扰信号正常工作。

可见, 对印制板设计者来说, 地线只要有一定长度, 就不是一个处处为零的等电位点。地线不仅是必不可少的电路公共通道, 又是产生干扰的一个渠道。如同修筑一条道路带来交通便利的同时也带来污染一样。

2. 应用举例

在一个由传感器、运算放大器、功率放放大器、伺服电机及直流稳压电源等组成的工控系统中, 对每一级来说都有接地问题, 这里所说的“地”并非大地, 可以理解为等电位点, 即电路或系统的基准零电位点。在由若干级运放串接组成的低频或直流放大器中, 每一级都有自己的基准地电位。其输入、输出信号的大小和极性也都是相对这个基准地电位而言的。因此, 当放大器前后级之间以及放大器与传感器相连时, 它们的基准地都应该连在一起, 即应是等电位的。而这些放大器与传感器又都由各自的直流电源供电, 所以这些电源的地也应与放大器的地连接在一起。在大多数工控系统中, 来自传感器的信号经电压放大、功率放大后去控制执行机构, 在有些情况下伺服电机控制绕组的一端也需要接地。这样, 当另一端来的是正信号时, 控制电流经电枢流入地使电机正转;负信号时则电机反转。所以电机控制绕组的一端也应与放大器有一个公用的等电位基准地。

在单电源供电时, 由于各级电路中的所有电流最终都要流回到电源负端, 通常我们也是把它作为“地”电位的基准。在图2中每级放大器都采用一点接地、各级放大器之间通过地线接到电源负端, 由于各级放大器的工作点电流和信号电流幅度是逐级增大的。因而流过最后一段地线的电流包括前三极的信号电流, 其中第三级信号电流已经包括自己在内的前三级放大, 因而电流最大, 在此段地线上的电压降U3也最大;根据同样的道理U1最小。

3. 基本原则——一点接地

如果能将电路中所有的接地点全部接在一个点上, 即“一点接地”, 也就不存在地线阻抗 (此时地线阻抗极低) , 那么地线干扰也就不存在了。但是实际应用中, 真正的一点接地是很难做到的, 所以我们只能尽量的减小地线阻抗。我们可以在实际布线时, 尽量缩短地线的长度并且使其具有足够的宽度, 或者可以进行镀银处理 (汇流条设计) , 通过这样的设计, 我们可以将地线干扰尽量降低。

通过上面的应用我们还可以发现, 同样的一点接地, 如果适当改变其接地点的位置, 还能够进一步的减小线路干扰, 提高工作精度和稳定性。

当然如果电路是一个多单元、多板电路, 需要连接的元器件, 单元电路较多时, 应将这些接地元器件尽可能就近接到公共地线的一段或一个区域, 也可以接到一个分支地线上。

二、高频电路的地线设计——就近多点接地

1. 理论计算

在高频电路中 (几十兆以上频率) 导线不公有电阻, 还有电感, 以平均自感量为0.8uH/m计算, 50mm长的地线上自感为0.04uH, 若电路工作频率为60MHz, 则感抗为16Ω, 在这段地线上流过10mA电流时即可产生0.16V的干扰电压。这足以将有用信号淹没。

2. 解决措施

通过计算我们可以发现, 在高频电路中, 频率越高, 地线阻抗越大。为了尽量降低地线阻抗, 我们可以采用就近多点接地的方法, 且地线设计成大面积接地。这种布线方式元器件一般都采用不规则排列并按信号流向依次布设, 以求最短的传输线和最大面积接地, 注意在高频电路中是不能采用分地线设计的。

在上述是模拟电路和高频电路地线设计我们都可以认为这是运用了一点接地的基本原则, 所不同的是模拟电路大多采用单点接地, 而高频电路采用的是就近多点接地。而这个地就是一点接地的“点”, 所以, 一点接地中的“点”并非是几何意义上的点, 在印制电路板地线设计当中, 也无法真正做到几何意义上的一点, 这里所说的点是忽略电阻的几何导线图形, 它可以是汇流排, 粗导线、或大面积接地等。

三、混合接地

混合接地和单点接地、就近多点接地的地线设计大不一样。混合接地是在地线系统内使用电感、电容连接, 利用电感、电容器件在不同频率下有不同阻抗的特性, 使地线系统在不同的频率具有不同的接地结构这样接地设计在普通的电路设计当中应用并不太多。

当然, 在电路设计过程中, 印制板电路不可能是单纯的线性电路, 有可能既有线性电路, 又有高速数字电路等等, 这样的地线设计需要注意:不同类型电路根据信号特性将地线进行分组, 将相互不会产生干扰的电路放在一组采用串联单点接地, 不同组的采用并联单点接地, 结合分地线的原理进行地线设计, 这样即能解决公共阻抗耦合的问题, 又能避免地线过多。如图1。

总体来说, 地线设计是印制板设计的重要环节, 也是初学者易于忽略的一个环节, 但对于电路的高精度稳定工作又非常重要, 所以需要我们不断的加深学习, 才能将其掌握。总之在实际电路设计过程中, 不同类型电路、不同类型信号使得地线设计需要设计者更加细微周全的考虑, 只有尽量抑制干扰信号的产生, 才能让整机运行可靠性更高, 性能更加稳定。

印制电路板的地线设计 篇2

【关键词】Protel DXP 2004；电路原理图；印制电路板；敷铜板

计算机技术的发展，为电子自动化设计提供了丰富的软件。Protel是Aitium公司推出的一款功能强大的电子电路CAD软件，是目前国内电子行业使用最广泛的电子电路设计软件。有多个版本，职业院校普遍使用的是Protel DXP 2004，主要用于绘制电路原理图、电路仿真、PCB板设计等。本文介绍教学实习中运用Protel DXP 2004，在实验室制作印制电路板的方法。用该方法制作出的印制电路板，可以满足于电子爱好者制作作品的需要。

1 印制电路板的设计

1.1 创建新的工程文件

运用Protel DXP 2004设计印制电路板，首先要创建一个工程文件，接着创建原理图设计文件和印制电路板设计文件，有的还要创建原理图库文件和元件封装库文件等，每一个文件都要保正确保存，以便于管理。

1.2 电路原理图的设计

根据实际电路的复杂程度设置图纸的各项参数，然后将有关的元件库加载到当前的工作库中，根据原理图的需要，从元件库找到各原理图元件并放置到图纸当中，注意元件的位置、放置方向等，并设置元件的属性，如编号、封装等；最后根据元件之间的电气连接关系，利用Protel DXP 2004的具有电气特性的导线，将原理图元件管脚连接起来。

正确的原理图是制作美观可靠印制电路板的前提和基础，所以原理图绘制完成后，应该根据原图或电路原理进行仔细的检查，确保正确无误。否则由于原理图的错误，将导致后期的印制电路板无法制作完成，或导致制作的印制电路板存在严重错误甚至报废。为了确保原理图的正确，Protel DXP 2004提供了编译功能对原理图进行编译，相当于Protel以前版本的ERC（电气规则检查）检查，利用工程编译可以对原理图中的导线连接、元件编号、总线绘制等进行电气规则检查，对违反电气规则的元件和导线等对象生产相应的报告，提示用户进行相应的修改。

1.3 印制电路板的设计

在进行印制电路板实际制作之前，必须作好各方面的准备工作。如确保原理图绘制正确，根据实际元件为各原理图元件输入合适的引脚封装。根据电器外壳尺寸或设计要求规划电路板的形状和尺寸，一般采用向导的方法自动产生电路板可以降低设计难度。根据电路板元件密度高低和布线复杂程度确定电路板的种类。测量电路中有定位要求元件的定位尺寸，如电位器、各种插孔距离电路板边框的距离，安装孔的尺寸和定位等。

在规划好电路板后，载入元件引脚封装和网络，在载入元件引脚封装和网络时可能会碰到各种错误，此时应根据各错误提示，回到原理图中进行修改，再重新载入元件引脚封装和網络，直到错误排除。然后根据布局原则进行自动布局和手工调整，使元件的位置符合产品布局要求，并方便布线。接下来是布线工作，布线一般采取自动布线和手工布线相结合的方式，在自动布线前必须设置自动布线规则，确定布线层面，导线宽度等参数，为自动布线作准备。设置好布线规则后，就可以运行自动布线命令，此时必须进行手工修改，同时根据实际需要和提高抗干扰能力与可靠性的要求，可以给电路板添加覆铜、安装孔、补泪滴等，还要修改和添加元件标注、尺寸标注、文字标注等。

在设计完成后，可以运行DRC设计规则检查，查看电路设计是否满足前面设置的布线等设计规则，如果有违反规则的对象，还必须采取措施修改。

设计好的印制电路板图，经激光打印机输出到特制的热转印纸上，供下面制版使用。

2 热转印制电路板的制作

2.1 主要器材

热转印机或者压膜机、自动腐蚀机、台钻、松香酒精饱和溶液、三氯化铁等。

2.2 制作步骤

根据印制电路板的大小裁切面积适合的敷铜板，将敷铜板先用细砂纸抛光，再用橡皮擦净，然后用洗涤灵或洗衣粉洗干净、晾干遥清洁后的敷铜板不能再与任何物质接触，甚至不能用手触摸，因为敷铜板上任何肉眼看不见的污渍和汗渍都会影响最终的转印效果。

将打印好的转印纸的图形面朝下和敷铜板的铜面对贴起来，四周用耐高温胶带粘平、粘牢，然后送入热转印机或者压膜机。由于普通激光打印机所用的墨粉是含有磁性物质的黑色塑料微粒，当打印电路图时，墨粉受激光打印机硒鼓静电的吸引，在硒鼓上形成电路图形，当静电消失后，图形就转移到了转印纸上。当转印纸和敷铜板一起通过转印机内一对高温、高压的硅胶圆柱辊缝隙时，转印纸上吸附的墨粉受热融化。由于转印纸表面异常光滑，当温度达到180益左右时，它对墨粉的吸附力急剧下降，使融化的墨粉完全吸附到敷铜板上。

敷铜板自然冷却后，小心揭掉转印纸就会看到在其表面形成了牢固的、和电脑上完全一样精美的印刷线路图。由于墨粉是由含有树脂的高分子材料组成的，因此它对三氯化铁具有良好的抗腐蚀性，所以，此线路图就是可靠的保护层。

配置好合适的三氯化铁溶液，把转印的敷铜板放入腐蚀机进行腐蚀，没有墨迹的敷铜面和环保腐蚀剂发生化学反应，被腐蚀掉了,有墨迹保护的地方敷铜板没被腐蚀，这样便得到了打印出来的带铜箔走线的印制电路板。

最后选用孔径合适的钻头对电路板打孔，打完孔后用砂纸打磨电路板,把墨迹磨干净,并用清水冲洗，再涂上松香酒精饱和溶液即可。

2.3 注意事项

2.3.1 打印时应设置成镜像打印，这样得到的印刷板和电脑设计的线路图才会完全一致。

2.3.2 由于墨粉高温时很不牢固，稍有外力就会脱落，因此转印过程中，电路板应轻拿轻放；冷却时不要用风吹促其降温，而要自然冷却至室温，不可过早揭开转印纸，以避免墨粉意外脱落。

2.3.3 转印后，印板若有缺陷，可用油性记号笔进行修补。

2.3.4 腐蚀后的板子应先用清水冲洗，除去残余的三氯化铁，然后再去黑色保护层，以免残存的三氯化铁腐蚀需要保留的印刷线条。

2.3.5 为保证打孔质量，打孔时最好使用功率较大的台钻，不要使用功率较小的手电钻。

3 结语

本文介绍的热转印方法制作印制电路板，简单实用，初学者很容易能熟练掌握，因为其印刷板精度高、速度快、成本低，特别适用于学校、研究所、业余爱好者进行小批量的印制板的制作。利用它不仅解决了制作人员的设计不能物化为产品的问题，而且为寻找差距、进一步优化设计提供了可能。

参考文献:

[1]王国玉,李中显.电子产品设计与制作[M].科学出版社,2010

[2]任富民.电子CAD- Protel DXP电路设计[M].电子工业出版社,2011

作者简介：

张尧锋（1970～），男，安阳市电子信息学校讲师，主要从事电子技术和CAD教学研究。

印制电路板设计的布局布线原则 篇3

当设计者在PCB编辑器中载入网络表和元器件，并对预拉线进行调整之后，下一步就需要进行电路板上的元器件布局和布线工作。一台性能优良的设备，除了选择高质量的元器件、设计合理的电路外，印制板的元器件布局和电气连线方向性的正确结构设计，也是决定仪器能否可靠工作的关键因素。设计合理的布局布线，既可以消除因布局布线不当造成的噪声干扰，同时也方便生产中的安装、调试和检修。本文根据实践所积累的布局布线经验探讨在元器件布局和布线中应该遵守的一些原则。

1 布局原则

元器件布局要求更多的是从机械结构、散热、电磁干扰、将来布线的方便性方面进行综合考虑。先布置电路中的一些特殊元件，然后按电路功能和原理图的结构安排其他元件位置，最后再手工调整和密度分析。

1.1 特殊元件的布局

(1)高频元件之间的连线越短越好，设法减小连线的分布参数和相互之间的电磁干扰，易受干扰的元件不能离得太近。输入和输出的元件之间的距离应该尽可能大一些。

(2)具有高电位差的元件应该加大具有高电位差元件和连线之间的距离，以免出现意外短路时损坏元件。为了避免爬电现象的发生，一般要求2000V电位差之间的铜膜线距离应该大于2mm，若对于更高的电位差，距离还应该加大。带有高电压的器件，应该尽量布置在调试时手不易触及的地方。

(3)重量太大的元件应该有支架固定，而对于又大又重、发热量多的元件，不宜安装在电路板上，而且发热应该远离热敏元件。

(4)对于电位器、可调电感线圈、可变电容、微动开关等可调元件的布局应该考虑整机的结构要求。若是机内调节，应该放在电路板上容易调节的地方;若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相对应。注意预留出电路板的安装孔和支架的安装孔，因为这些孔和孔附近是不能布线的。

1.2 按照电路功能布局

如果没有特殊要求，尽可能按照原理图的元件安排对元件进行布局，信号从左边进入、从右边输出，从上边输入、从下边输出。按照电路流程，安排各个功能电路单元的位置，使信号流通更加顺畅和保持方向一致。以每个功能电路为核心，围绕这个核心电路进行布局，元件安排应该均匀、整齐、紧凑，原则是减少和缩短各个元件之间的引线和连接。数字电路部分应该与模拟电路部分分开布局。

1.3 元件离电路板边缘的距离

所有元件均应该放置在离板边缘3mm以内的位置，或者至少距电路板边缘的距离等于板厚。这是由于在大批量生产中进行流水线插件和进行波峰焊时，要提供给导轨槽使用，同时也是防止由于外形加工引起电路板边缘破损，引起铜膜线断裂导致废品。

1.4 元件放置的顺序

首先放置与结构紧密配合的固定位置的元件，如电源插座、指示灯、开关和连接插件等。再放置特殊元件，例如发热元件、变压器、集成电路等。最后放置小元件，例如电阻、电容、二极管等。

2 布线原则

在完成了线路板上元器件的布局之后，就可以开始对线路板进行布线。一般来讲，电路的工作性能不同对线路板上的各种布线的设计要求也不同，比如电源线和电源接地线因为通过电流较大，布线要求较宽;逻辑电路只是传输信号，因此布线可以相对细一些;为了提高线路板的抗干扰设计，导线在拐角处应采用钝角或圆角过渡等。所以在布线之前，用户应当根据电路设计的要求，进行布线规则的设置。这些规则的设置，不仅是自动布线的依据，也会给手动布线带来极大的方便。

2.1 设置导线

(1)线长：铜膜线应尽可能短，在高频电路中更应该如此。铜膜线的不拐弯处应为圆角或斜角，而直角或尖角在高频电路和布线密度高的情况下会影响电气性能。当双面板布线时，两面的导线应该相互垂直、斜交或弯曲走线，避免相互平行，以减少寄生电容。

(2)线宽：铜膜线的宽度应以能满足电气特性要求而又便于生产为准则，它的最小值取决于流过它的电流，但是一般不宜小于0.2mm。只要板面积足够大，铜膜线宽度和间距最好选择0.3mm。一般情况下，1-1.5mm的线宽，允许流过2A的电流，比如地线和电源线多选用大于1mm的线宽。注意公制和英制之间的转换，1mil=0.0254mm。

(3)线间距：相邻铜膜线之间的间距应该满足电气安全要求，同时为了便于生产，间距应该越宽越好。最小间距至少能够承受所加电压的峰值。在布线密度低的情况下，间距应该尽可能的大。

(4)屏蔽与接地：铜膜线的公共地线应该尽可能放在电路板的边缘部分。在电路板上应该尽可能多地保留铜箔做地线，这样可以使屏蔽能力增强。另外地线的形状最好作成环路或网格状。多层电路板由于采用内层做电源和地线专用层，因而可以起到更好的屏蔽作用效果。

2.2 接地布线

电路图上的地线表示电路中的零电位，并用作电路中其它各点的公共参考点，在实际电路中由于地线阻抗的存在，必然会带来共阻抗干扰。因此在布线时，不能将具有地线符号的点随便连接在一起，这可能引起有害的耦合而影响电路的正常工作。如何连接地线，通常在一个电子系统中，地线分为系统地、机壳地、数字地和模拟地等几种，在连接地线时应该注意以下几点：

(1)正确选择单点接地与多点接地。在低频电路中，信号频率小于1MHz，布线和元件之间的电感可以忽略，而地线电路电阻上产生的压降对电路影响较大，所以应该采用单点接地法。当信号的频率大于10MHz时，地线电感的影响较大，所以宜采用就近接地的多点接地法。当信号频率在1-10MHz之间时，如果采用单点接地法，地线长度不应该超过波长的1/20，否则应该采用多点接地。

(2)数字地和模拟地分开。电路板上既有数字电路，又有模拟电路，应该使它们尽量分开，而且地线不能混接，应分别与电源的地线端连接。要尽量加大线性电路的面积，同时两类电路应该分开布局和布线。

(3)尽量加粗地线。若地线很细，接地电位会随电流的变化而变化，导致电子系统的信号受到干扰，特别是模拟电路部分。因此地线应该尽量宽，一般以大于3mm为宜。

(4)将接地线构成闭环。当电路板上只有数字电路时，应该使地线形成环路，这样可以明显提高抗干扰能力。这是因为当电路板上有很多集成电路时，若地线很细，会引起较大的接地电位差，而环形地线可以减少接地电阻，从而减小接地电位差。

(5)总地线的接法。总地线必须严格按照高频、中频、低频的顺序一级级地从弱电到强电连接。高频部分最好采用大面积包围式地线，以保证有好的屏蔽效果。

2.3 高频布线

为了使高频电路板的设计更合理，抗干扰性能更强，在进行印制板设计时应从以下几个方面考虑。

(1)合理选择层数。利用中间内层平面作为电源和地线层，可以起到屏蔽的作用，有效降低寄生电感，缩短信号线长度，降低信号间的交叉干扰。一般情况下，四层板比两层板的噪声低20dB。

(2)走线方式必须按照45°角拐弯，这样可以减小高频信号的发射和相互之间的耦合，而且走线越短越好，两根线并行距离尽量短，尽量减少过孔数量。注意信号走线不能环路，需要按照菊花链方式布线。

(3)层间布线方向应该取垂直方向，当顶层为水平方向时底层为垂直方向，这样可以减小信号间的干扰。

(4)数字地、模拟地等连接公共地线时要接高频扼流器件，一般用中心孔穿有导线的高频铁氧体磁珠。

2.4 抗干扰布线

具有微处理器的电子系统，抗干扰和电磁兼容性是设计过程中必须考虑的问题，特别是对于时钟频率高、总线周期快的系统;含有大功率、大电流驱动电路的系统;含微弱模拟信号以及高精度A/D变换电路的系统。为增加系统抗电磁干扰能力应考虑采取以下措施：

(1)选用时钟频率低的微处理器。只要控制器性能能够满足要求，时钟频率越低越好，低的时钟可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。

(2)减小信号传输中的畸变。当高速信号在铜膜线上传输时，由于铜膜线电感和电容的影响，会使信号发生畸变，当畸变过大时，就会使系统工作不可靠。一般要求，信号在电路板上传输的铜膜线越短越好，过孔数目越少越好。要求长度不超过25cm，过孔数不超过2个。

(3)减小信号间的交叉干扰。当一条信号线具有脉冲信号时，会对另一条具有高输入阻抗的弱信号线产生干扰，这时需要加一个接地的轮廓线将对弱信号线进行隔离。对于不同层面之间的干扰可以采用增加电源和地线层面的方法解决。

(4)注意电路板与元器件的高频特性。在高频情况下，电路板上的铜膜线、焊盘、过孔、电阻、电容、接插件的分布电感和电容不容忽略。由于这些分布电感和电容的影响，当铜膜线的长度为信号或噪声波长的1/20时，就会产生天线效应，对内部产生电磁干扰，对外发射电磁波。

(5)处理好地线。按照前面提到的单点接地或多点接地方式处理地线。将模拟地、数字地、大功率器件地分开连接，再汇聚到电源的接地点。电路板以外的引线要用屏蔽线，对于高频和数字信号，屏蔽电缆两端都要接地，低频模拟信号用的屏蔽线，一般采用单端接地。对噪声和干扰非常敏感的电路或高频噪声特别严重的电路应该用金属屏蔽罩屏蔽。

(6)去耦电容。去耦电容以瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好。设计电路板时，每个集成电路的电源和地线之间都要加一个去耦电容。去耦电容有两个作用：一方面是本集成电路的储能电容，提供和吸收该集成电路开门和关门瞬间的充放电电能;另一方面，旁路掉该器件产生的高频噪声。一般情况下，选择0.01-0.1μF的电容都可以。

3 结束语

在印制电路板的设计过程中，初学者利用软件的智能化自动布局和自动布线来进行设计，希望设计成功，却常常事与愿违。因为他们忽略了最重要的一点，就是布局布线的原则以及规则的设置。只有熟练掌握元器件的布局和走线原则，采用自动布局与手动布局相结合和自动布线与手动布线相结合的设计方法才能使电路板的设计在最大程度上满足设计者的意图。

摘要：印制电路板的元器件布局和布线的正确结构设计,是决定电子作品能否可靠工作的一个关键因素。本文详细介绍了印制电路板的元器件布局和布线原则。

关键词：印制电路板,布局,布线,原则

参考文献

[1]张伟,王力.Protel DXP入门与提高[M].北京:人民邮电出版社,2004.

[2]杨宗德.Protel DXP电路设计制板100[M].北京:人民邮电出版社,2005.

浅谈印制电路板的设计制作技巧 篇4

1.1 印制电路板简介

印制电路板可实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘, 提供所要求的电气特性, 为自动焊接提供阻焊图形, 为元件插装、检查、维修提供识别字符和图形。

1.2 设计印制电路板的大体步骤

在设计电路板时, 首先应对电子制作中的所有元件的引脚尺寸、结构封状形式标注详细真实的具体数字, 应注意的是有时同一型号的元件会因生产厂家不同在数值及引脚排列上有所差异;其次, 根据所设计的电原理图, 模拟出元件总体方框图;最后, 根据方框图及电性要求, 画出电路板草图。在画各元件的详细引脚及其在电路板上的位置时, 应注意处理好元器件体积大小及相互之间的距离、周边元件距边缘的尺寸, 输入、输出、接地及电源线, 高频电路、易辐射、易干扰的信号线等。

2. 印制电路板设计遵循的原则

2.1 元件布局

首先, 要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时, 印制线条长, 阻抗增加, 抗噪声能力下降, 成本也增加;过小, 则散热不好, 且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后, 了解各个元件的属性信息, 包括电气性能、外形尺寸、引脚距离等, 再确定元件的位置。最后, 根据电路的功能单元, 对电路的全部元器件进行布局, 需要注意以下几个方面:

1) 元件排列一般按信号流向, 从输入级开始, 到输出级终止。每个单元电路相对集中, 并以核心器件为中心, 围绕它进行布局。尽可能缩短高频元器件之间的连线, 减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。对于可调元件布置时, 要考虑到调节方便。易受干扰的元器件不能相互挨得太近, 输入和输出元件应尽量远离。

2) 对称式的电路, 如推挽功放、差分放大器、桥式电路等, 应注意元件的对称性。尽可能使分布参数一致, 有铁芯的电感线圈, 应尽量相互垂直放置, 且远离, 以减小相互间的耦合。

3) 对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节, 应放在印制板上方便于调节的地方;若是机外调节, 其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。

4) 元件排列均匀、整齐、紧凑, 密度一致, 尽量做到横平竖直, 不能将元器件斜排或交叉重排。单元电路之间的引线应尽可能短, 引出线数目尽可能少。

5) 位于电路板边缘的元器件, 离电路板边缘一般不小于2mm。各元件外壳之间的距离, 应根据它们之间的电压来确定, 不应小于0.5 mm。

2.2 布线

元件布局确定后, 就可开始实施布线, 印制电路板布线时应注意以下几点:

1) 布线要短, 尤其是晶体管的基极、高频引线、高低电位差比较大而又相邻的引线, 要尽可能的短, 间距要尽量大, 拐弯要圆, 输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行。

2) 一般公共地线布置在边缘部位, 便于将印制电路板排在机壳上。

3) 印制电路板同一层上不应连接的印制导线不能交叉。印制摄导线的最小宽度主要由导线与绝缘基扳间的粘附强度和流过它们的电流值决定。导线宽度为1.5mm可满足要求。对于集成电路, 尤其是数字电路, 通常选0.02~0.3mm导线宽度。

4) 印制导线拐弯处一般取圆弧形, 而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。此外, 尽量避免使用大面积铜箔, 否则, 长时间受热时, 易发生铜箔膨胀和脱落现象。必须用大面积铜箔时, 最好用栅格状。这样有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。

2.3 焊盘

焊盘中心孔要比器件引线直径稍大一些。焊盘太大易形成虚焊。焊盘外径D一般不小于 (d+1.2) mm, 其中d为引线孔径。对高密度的数字电路, 焊盘最小直径可取 (d+1.0) mm。

3. 印制电路板的装配

3.1 元器件引线成型

为使元件在印制电路板上排列整齐、美观, 避免虚焊, 将元器件引线成型也是非常重要的一步。一般用尖嘴钳或镊子成型。元器件引线成型有多种, 基本成型方法、打弯式成型方法, 垂直插装成型方法、集成电路成型方法等。

3.2 元器件引线及导线端头焊前处理

为保证焊接质量, 元件在焊接前, 必须去掉引线上的杂质, 并作浸锡处理。带绝缘层的导线按所需长度截断导线, 按导线的连接方式决定剥头长度并剥头, 多股导线捻头处理并上锡, 这样可保证引线介接入电路后装接可导电良好且能承受一定拉力而不致产生断头。

3.3 元器件的插装方法

电阻器、电容器、半导体器件等轴向对称元件常用卧式和立时两种方法, 采用哪种插装方法与电路板的设计有关, 看具体的要求。元件插装到电路板上后, 其引线穿过焊盘后应保留一定的长度, 一般1-2mm左右, 直插式的, 引脚穿过焊盘后不弯曲, 拆焊方便, 半打弯式将引脚弯成45度, 具有一定的机械强度, 全打弯式, 引脚弯成90度左右, 具有很高的机械强度, 要注意焊盘中引线弯曲的方向。

3.4 元器件的焊接

在焊接电路时, 将印制电路板按单元电路区分, 一般从信号输入端开始, 依次焊接, 先焊小元件, 后焊大元件。焊接电阻时, 使电阻器的高低一致, 电容要注意“+”, “-”极性不能接错, 二极管的阴阳极性不能接错, 三极管在焊接时焊接的时间尽可能短, 用镊子夹住引线脚, 以利散热。集成电路线焊接对角的两只引脚, 然后再从左到右自上而下逐个焊接, 焊接时, 烙铁头一次粘锡量以能焊2-3只引脚为宜, 烙铁头先接触印制电路板上的铜箔, 待焊锡进入集成电路引脚底部时, 烙铁头再接触引脚, 接触时不宜超过3S, 且要使焊锡均匀包住引脚, 焊后要检查是否漏焊、碰焊、虚焊, 并清理焊点处焊料。

3.5 焊接质量检验

1) 目测检查

从外观上检查焊接质量是否合格, 是否漏焊, 焊点周围是否残留焊剂, 有无连焊、桥焊, 焊盘有无裂纹, 焊点是否光滑, 有无拉尖现象等。

2) 手触检查

用手触摸元器件, 有无松动、焊接不牢的现象, 用镊子夹住元器件引线轻轻拉动, 有无松动现象, 焊点在摇动时, 上面的焊锡是否有脱落现象。

4. 结束语

电子产品与我们的生产生活息息相关, 我们在进行印制电路板的设计与制作时, 上述的设计制作技巧, 可使电路原理图的设计进一步规范化, 质量检测对产品的性能、可靠性、安全性有更一步的保障。

参考文献

[1]田夏军.PROTEL99SE仿真在电路设计中的应用[J].河北工业科技, 2004, (6) .

[2]赵伟军.Protel99se教程[M].北京:人民邮电出版社, 2004.

印制电路板的地线设计 篇5

原理图设计是整个PCB工程的开始, 是PCB文档设计与最后制版的基础。一般设计程序首先要根据实物的大小, 电路的难易复杂程度来确定设计图纸的大小, 建立工作界面的尺寸;之后从软件提供的元器件库中提取所需要的元器件放置到工作界面中并在提取元器件的时一并设置好元器件的参数, 例如编号、元件封装定义等。如果软件所提供的元器件库中没有需要的元器件型号规格, 就需要加载元件库亦或自己根据实物的具体大小和规格建立元器件库。在这些都准备妥当后, 根据Protel DXP2004提供的界面, 用指令连接各个元器件的电气连接点, 并对整个电路进行完整性信号分析, 以此来确保整个电路原理图正确无误。1、电路板布局与规划。电路板的布局与规划主要目的就是确定电路板的层次结构, 根据电路的复杂程度确定电路板的层数, 内部电源层、接地层, 信号层, 丝印层颜色等。通过执行菜单命令DesignBoard Layers, 在打开的对话框中可以控制各层的显示和各层颜色属性的设置。Protel DXP 2004中的PCB生成向导可以快捷的生成电路板文件, 在逐步的设置过程中, 定义PCB板的外形、尺寸 (选择公制单位英制单位) , 最后在PCB项目中将默认生成PCB设计文件。在绘制或修改电路时, 需要单击工作窗口底部层标签, 在禁止布线层上绘制一个封闭的多边形, 大小根据实际印制电路板大小而定。2、元器件选择。元器件的选择要根据设计要求, Protel DXP 2004软件之中的常用软件和连接插件都分布在两个常用的软件安装目录中:Library之下Miscellaneous Device Intlib和Miscellaneous Connectors Intlib两个元件库中。其他的元件按照元器件生产厂商进行了分类并提供丰富的原件集成库。3、元器件的布局。Protel DXP 2004提供了强大的自动布局功能, 从原理图直接导进PCB文件的元器件通过放置元件菜单命令中的自动布局命令后, 元件会按照分组布局和统计式布局来自动布局。其中统计式布局适用于元器件较多, 连接比较复杂的布局式样, 自动布局可以较快的将元器件放置到PCB板的合适位置, 但从生产工艺来说此类方法并不是最佳的解决方案, 大多数仍需要手动来布局。4、元器件之间的布线。PCB上元器件的连线讲究布线原则和技巧, 元器件之间的连线应追求短而美观。绘制原理图时尽量做到细致的连接好每一个电气连接点。为了使自动布线时相对位置保持不变, 完成布线后需要对原理图布线位置设置锁定, 在菜单栏打开编辑栏, 找到要锁定对象。5、填充和覆铜。填充具有导线功能和连接焊盘, 在任何工作层面放置, 填充后增加通过电流, 增加焊盘牢固性, 对散热量大的元器件可以起到加速散热作用。在菜单栏执行“放置”“矩形填充”命令可以完成填充。经过编辑操作调整填充区域, 之后经过覆铜作业, 提高电路板抗干扰能力和加强电路板的机械强度。

二、电路的仿真

仿真就是在计算机上通过软件来模拟具体电路的实际工作情况, 并由此计算出给定条件下电路中各关键点的输出波形。电路的仿真成功与否取决于电路原理图、元器件模型的仿真属性、电路的网络表及其仿真设置因素。仿真时首先通过Analyses setup对话框设置仿真方式并指定要显示的数据。设置好仿真环境后单机OK按钮, 系统自动进行电路仿真并显示分析结果。通过对仿真结果的分析设计者可以对电路进行合理的调整直到完全满意。最后将设计好的原理图通过打印输出以供制版使用。

三、印制电路板的工艺流程

1、单面制板流程。创建电路板项目→原理图绘制→生成PCB图→覆铜板下料→表面处理→打印电路图→热转印→补缺→腐蚀刻板→去膜→涂抹助焊剂、防氧化剂→打孔→焊接元件→检查调试→检验包装→成品。2、双面制板流程。创建电路板项目→原理图绘制→生成PCB图→双面覆铜板下料→裁剪→打孔→检验、去毛刺刷洗→电镀镀铜→检验刷洗→网印负性电路图形→固化→检验修板→线路图形电镀→电镀锡→感光膜→腐刻铜→褪锡→清洁刷洗→网印阻焊图形常用热固化绿漆→清洗→干燥→网印标记字符图形、固化→外形加工→清洗→电气通断检查→检验包装→成品。

四、结束语

在集成电路发展的当代, 计算机辅助技术CAD突飞猛进, 熟练掌握Protel DXP 2004软件将会极大的提高电子线路的设计效率和质量, 要设计出一块优良的印制电路板需要不断学习和掌握软件的使用技巧。

参考文献

[1]杨旭方.Protel DXP实训教程.电子工业出版社.2007

[2]李精华.用P rotel DXP设计电路板的原理和方法.清华大学出版社.2008

[3]王正勇.Protel DXP实用教程.高等教育出版社.2009