电脑主板电路板设计规范(电路板设计原则)

电脑主板电路板设计规范(电路板设计原则)

电路板设计原则

PCB设计的基本原则

PCB设计的好坏对电路板的性能有很大的影响,因此在进行PCB设计的时候,必须遵循PCB设计的一般原则。

首先,要考虑PCB的尺寸大小,PCB尺寸过大时,印制线路长,阻抗增加,抗噪能力下降,成本增加;PCB尺寸过小时,则散热不好,且临近线容易受干扰。在确定PCB尺寸后,再确定特殊元件的位置。最后根据电路的功能单元,对电路的全部元件进行布局。

设计流程:

在绘制完电路原理图之后,还要进行PCB设计的准备工作:生成网络报表。

规划PCB板:首先,我们要对设计方案有一个初步的规划,如电路板是什么形状,它的尺寸是多大,使用单面板还是双面板或者是多层板。这一步的工作非常重要,是确定电路板设计的框架。

设置相关参数:主要是设置元件的布置参数、板层参数和布线参数等。

导入网络报表及元件封装:网络报表相当重要,是原理图设计系统和PCB设计系统之间的桥梁。自动布线操作就是建立在网表的基础上的。元件的封装就是元件在PCB板上的大小以及各个引脚所对应的焊盘位置。每个元件都要有一个对应的封装。

元件布局:元件的布局可以使用Protel 软件自动进行,也可以进行手动布局。元器件布局是PCB板设计的重要步骤之一,使用计算机软件的自动布局功能常常有很多不合理的地方,还需要手动调整,良好的元件布局对后面的布线提供方便,而且可以提高整板的可靠性。

布线:根据元件引脚之间的电气联系,对PCB板进行布线操作。布线有自动布线和手动布线两种方式。自动布线是根据自动布线参数设置,用软件在PCB板的一部分或者全部范围内进行布线,手动布线是用户在PCB板上根据电气连接进行手工布线。自动布线的结果并不是最优的,存在很多缺陷和不合理的地方,而且并不能保证每次都能百分之百完成自动布线任务。而手动布线的工作量过于繁重,一个大的PCB板往往要耗费巨大的工作量,因此需要灵活运用手工和自动相结合的方式进行布线。

完成布线操作后,需要对PCB 板进行补泪滴、打安装孔和覆铜等操作,以完成PCB 板的后续工作。

最后在通过设计规则检查之后,就可以保存并输出PCB文件了。

3.2注意事项

3.2.1布局

在确定特殊元件的位置时要遵循以下原则:

1.尽可能缩短高频元件的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元件不能靠得太近,输入和输出元件应相互远离。

2.某些元件或导线之间可能有较高的电位差,应加大它们之间的距离,以免放电引起意外短路。带强电的元件应尽量布置在调试时手不宜触及的地方。

3.质量超过15g的元件,应当用支架固定,然后焊接。那些又大又重、发热量又多的元件,不宜装在PCB上,而应安装在整机的机箱上,且考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。

4.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。

5.应留出印制板的定位孔和固定支架所占用的位置。

根据电路的功能单元对电路的全部元件进行布局时,要符合以下原则:

1.按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流畅,并使信号尽可能保持一致的方向。

2.以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来布局。元件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各元件之间的引线和连接。

3.在高频下工作的电路,要考虑元件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元件平行排列。这样不但美观,而且焊接容易,易于批量生产。

4.位于电路板边缘的元件,离电路板边缘一般小于2mm。电路板的最佳形状为矩形,长宽比为3:2(或4:3)。电路板面尺寸过大时,应考虑板所受到的机械强度。

3.2.2布线

1.连线精简原则

连线要精简,尽可能短,尽量少拐弯,力求线条简单明了,特别是在高频回路中,当然为了达到阻抗匹配而需要进行特殊延长的线就例外了,如蛇形走线等等。

2.安全载流原则

铜线宽度应以自己能承受的电流为基础进行设计,铜线的载流能力取决于以下因素:线宽、线厚(铜箔厚度)、容许温升等。

电磁抗干扰原则

电磁抗干扰设计的原则比较多,例如铜膜线的应为圆角或斜角(因为高频时直角或者尖角的拐弯会影响电气性能),双面板两面的导线应相互斜交或者弯曲走线,尽量避免平行走线,

减少寄生耦合等。

4.安全工作原则

要保证安全工作,例如保证两线最小安全间距要能承受所加电压峰值;高压线应圆滑,不得有尖锐的倒角,否则容易造成板路击穿等。以上是一些基本的布线原则,布线很大程度上和设计者的设计经验有关。

3.2.3 焊盘大小

焊盘的直径和内孔尺寸:焊盘的内孔尺寸必须从元件引线直径、公差尺寸以及焊锡层厚度、孔径公差、孔金属电镀层等方面考虑。焊盘的内孔一般不小于0.6mm,因为太小的孔开模冲孔时不易加工。通常情况下以金属引脚加上0.2mm作为焊盘内孔直径,焊盘的直径取决

于内孔直径。

有关焊盘的其他注意事项:

焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损。焊盘的补泪滴:当与焊盘的连接走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成泪滴状,这样的好处是焊盘不容易起皮,增加了连接处的机械强度,使走线与焊盘不易断开。相邻的焊盘要避免成锐角或大面积的铜箔,成锐角会造成波峰焊困难,大面积铜箔会因散热过快导致不易焊接。

3.2.4 PCB的抗干扰措施

PCB的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系,这里介绍一下PCB抗干扰设计的常用措施。

1 电源线设计。根据PCB 板电流的大小,尽量加粗电源线宽度,减少环路电阻。同时,使电源线、地线的走向和数据传递的方向不一致,这样有助于增强抗噪声能力。

2地线设计原则:

数字地与模拟地分开。若PCB板上既有逻辑电路又有模拟电路,应使它们尽量分开。低频电路的地应尽量采用单点并联接地,实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地,地线应短而粗,高频元件周围尽量用栅格状的大面积铜箔。接地线应尽量加粗。若接地线用很细的线条,则接地电位随电流的变化而变化,使抗噪能力降低。因此应将接地线加粗,使它能通过三倍于PCB上的允许电流。如有可能,接地线宽度应在2~3mm以上。

接地线构成闭环路。有数字电路组成的印刷板,其接地电路构成闭环能提高抗噪声能力。

3大面积覆铜

所谓覆铜,就是将PCB上没有布线的地方,铺满铜膜。PCB上的大面积覆铜有两种作用:一为散热;另外还可以减小地线阻抗,并且屏蔽电路板的信号交叉干扰以提高电路系统的抗干扰能力。

3.2.5去耦电容配置

在 PCB 板上每增加一条导线,增加一个元件,或者增加一个通孔,都会给整个PCB 板引入额外的寄生电容,因此在对PCB板进行设计的时候,应该在电路板的关键部位安装适当的去耦电容。

安装去耦电容的一般原则是:

1.在电源的输入端配置一个10~100μF的电解电容器。

2.每一个集成电路芯片都应配置一个0.01pF 的电容,也可以几个集成电路芯片合起来配置一个10pF的电容。

3.对于抗噪能力弱的元件,如RAM、ROM等,应在芯片的电源线与地线之间直接接入去耦电容。

4.配置的电容尽量靠近被配置的元件,减少引线长度。

5.在有容易产生电火花放电的地方,如继电器,空气开关等地方,应该配置RC电路,以便吸收电流防止电火花发生。

3.3 设计规则检查

对布线完毕的电路板必须要进行DRC(Design Rule Check)检验,通过DRC检查可以查找出电路板上违反预先设定规则的行为,以便于修改不合理的设计。一般检查有一下几个方面:

1.检查铜膜导线、焊盘、通孔等之间的距离是否大于允许的最小值。

2.不同的导线之间是否有短路现象发生。

3.是否有些连线没有连接好,或者导线中间有中断现象发生,或者PCB 板上存在未清除干净的废线。

4.各个导线的宽度是否满足要求,尤其是电源线和地线,能加宽的地方一定要加宽,以减小阻抗。

5.导线拐角的地方不能形成锐角或者直角,对不理想的地方进行修改。

6.所有通孔、焊盘的大小是否满足设计要求。


电路板规则

万用表红色是正极,黑色是负极。在所有电器和电路板上面,国际通用的规则都是:正极用红色表示或者用红色导线连接,负极用黑色表示或者用黑色导线连接。当然现在使用的数字万用表,虽然红色是正极,黑色是负极,但是在测量时极性接反也可以正常使用。萊垍頭條


电路板设计原理

电路板的工作原理:利用板基绝缘材料隔离开表面铜箔导电层,使得电流沿着预先设计好的路线在各种元器件中流动完成诸如做功、放大、衰减、调制、解调、编码等功能。

在最基本的PCB上,零件集中在其中一面,导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面,所以这种PCB叫作单面板。

多层板,多层有导线,必须要在两层间有适当的电路连接才行,这种电路间的桥梁叫做导孔(via)。


电路板布局的基本原则

1、使用CAD或CAXA,布局线路板图纸

2、生成DWG/DXF格式文件,比如A.dwg

3、使用Altium Designer,文件——新建——PCB,新建一块板子

4、导入A.dwg,文件——导入——DXF/DWG——选择A.dwg导入

——作为元素导入——比例为mm——绘制空间为模型——确定

5、剪切图纸A,并粘贴到板子上适当位置(黑色区域即板子)

6、设置单面板,设计——规则——Routing——RoutingLayers——约束,使能的层里去掉Bottom Layer的勾——确定

7、Top Layer层铺铜,Keep-Out Layer层画边界线,Multi Layer放置锡盘,Top Overlay画标识显示内容

8、画边界线后,裁剪板子到图纸大小,设计——板子形状——按照选择对象定义

9、在图纸适当位置放置锡盘,设置锡盘的大小形状,及其通孔的大小形状,对于不规则异形锡盘可采用多个锡盘叠加使用

10、铺铜,要求实用美观。

注意铜线间间距、铜线与接地线口等不能太近,以免引起短路

铜线铺覆原则上要求横平竖直、45度角或依边界线,多余的铜线需要通过剪切挖空去掉

铺铜与锡盘间距为0,以免断路

11、铺铜与锡盘间距为0,设计——规则——Electrical——Clearance,TH Pad列Copper行设置为0


电路板电路设计

印制电路板(PCB)设计前的必要工作   

1. 认真校核原理图:任何一块印制电路板的设计,都离不开原理图。原理图的准确性,是印制电路板正确与否的前提依据。所以,在印制电路板设计之前,必须对原理图的信号完整性进行认真、反复的校核,保证器件相互间的正确连接。   

2. 器件选型:元器件的选型,对印制电路板的设计来说,是一个十分重要的环节。同等功能、参数的器件,封装方式可能有不同。封装不一样,印制电路板上器件的焊孔(盘)就不一样。所以,在着手印制电路板设计之前,一定要确定各个元器件的封装形式。   多层板在器件选型方面,必须定位在表面安装元器件(SMD)的选择上,SMD以其小型化、高度集成化、高可靠性、安装自动化的优点而广泛应用于各类电子产品上。同时,在器件选用上,不仅要注意器件的特性参数应符合电路的需求,也要注意器件的供应,避免器件停产问题;同时应意识到:目前很多国产器件,如片状电阻、电容、连接器、电位器等的质量已逐渐达到进口器件的水平,且有货源充足、交货期短、价格便宜等优势。所以,在电路许可的条件下,应尽量考虑采用国产器件。   文章引自深圳宏力捷网站!   提供专业PCBA、PCB抄板、PCB设计、SMT贴片加工、OEM代工代料!


电路板设计需要什么知识

电路设计入门,自学也能会!

电路设计是电子工程师的必备技能,学好电路设计,业余爱好者就能自己动手制作简单的电子产品,熟练到一定程度,还能通过做一些项目增加一笔额外的收入,何乐而不为呢。接下来,就给大家总结下电路设计的四个阶段。

第一,作为一个初学者,首先要具备一定的电路基础知识。我们可以去书店买两本书看,模拟电路和数字电路,先学点模电知识,懂得电路的一些基本知识,弄明白三极管工作原理就可以了。接下来学一学数电知识,主要了解一些基本数字电路的原理及作用,因为再复杂的电路都是由这些基本电路组成的,我们只要懂得分析就行,认识哪些是放大电路,哪些是逻辑电路。

第二,学会画电路板。画板是电路设计的基本功,也是初学者最大的障碍。没有基础怎么办,现在就教大家一个快速入门的方法。首先,我们在网上下载一个画板软件,建议protell或AD,只要会其中一个,再用另一个基本也没问题了。软件安装完后,我们就要进入画图阶段。画图又分为两部分,原理图和PCB。原理图就是元器件以及电气连接,元器件包括引脚和外形图,连接的时候把相通的引脚连起来。画完原理图,还要检查下电气规则,生成网表,才可以导入PCB。画PCB就是我们实际要做的板子了,这时候要根据板子大小,布局元器件,再画好线路,当然,这过程需要不断练习,孰能生巧。

第三,画好PCB,就要导出gerber文件,给电路板厂家去生产,这过程不需要我们参与,厂家最后会按图纸造出我们需要的东西。

最后就是贴片和测试了。板子做好后,我们要把器件用烙铁一个个焊上去,通常芯片引脚是比较密的,焊的时候要注意不能虚焊和短路。板子焊完,就要测试一下功能,看运行的效果和设计的是不是一样。


电路板设计要求

图层详解:

1.Mechanical layer(机械层)

Altium Designer提供了16个机械层,它一般用于设置电路板的外形尺寸,数据标记,对齐标记,装配说明以及其它的机械信息。这些信息因设计公司或PCB制造厂家的要求而有所不同。另外,机械层可以附加在其它层上一起输出显示。

2.Keep out layer(禁止布线层)

用于定义在电路板上能够有效放置元件和布线的区域。在该层绘制一个封闭区域作为布线有效区,在该区域外是不能自动布局和布线的。

3.Signal layer(信号层)

信号层主要用于布置电路板上的导线。Altium Designer提供了32个信号层,包括Top layer(顶层),Bottom layer(底层)和32个内电层。

4.Internal plane layer(内部电源/接地层)

Altium Designer提供了32个内部电源层/接地层。该类型的层仅用于多层板,主要用于布置电源层和接地层。我们称双层板,四层板,六层板,一般指信号层和内部电源/接地层的数目。

5.Silkscreen layer(丝印层)

丝印层主要用于放置印制信息,如元件的轮廓和标注,各种注释字符等。Altium Designer提供了Top Overlay(顶层丝印层)和Bottom Overlay(底层丝印层)两个丝印层。

6.Solder mask layer(阻焊层)

在焊盘以外的各部位涂覆一层涂料,我们通常用的有绿油、蓝油等,用于阻止这些部位上锡。阻焊层用于在设计过程中匹配焊盘,是自动产生的。阻焊层是负片输出,阻焊层的地方不盖油,其他地方盖油。Altium Designer提供了Top Solder(顶层)和Bottom Solder(底层)两个阻焊层。

7.Paste mask layer(助焊层,SMD贴片层)

它和阻焊层的作用相似,不同的是在机器焊接时对应的表面粘贴式元件的焊盘。Altium Designer提供了Top Paste(顶层助焊层)和Bottom Paste(底层助焊层)两个助焊层。主要针对PCB板上的SMD元件。在将SMD元件贴PCB板上以前,必须在每一个SMD焊盘上先涂上锡膏,在涂锡用的钢网就一定需要这个Paste Mask文件,菲林胶片才可以加工出来。Paste Mask层的Gerbe


电路板设计方案

1.原理图绘制

常见的元器件原理图库都会自带,但是一些特殊的元器件需要自己画,比如特殊芯片、晶体管、数码管等;找出所需的元器件,然后排列得当之后,按照要实现的电路功能连线;画好原理图后,可生成BOM表。

2.PCB板设计

画PCB板,可设计单面板、双层板和多层板,然后生成元器件封装电路图,接着需要画元器件封装库;布局连线。

布局随意 仅供参考

3.Layout布线

最后就是Layout布线。布线完成之后可以查看3D效果图。如果要制成PCB板的话,需要打样制作PCB板,导出BOM表,焊接相对应的元器件,实现线路功能。


电路板设计基础知识

一个产品的基本设计点如下:

1、根据你的产品的需求规划好使用的元器件(主要元器件)。

2、绘制对应的原理图图库和PCB封装库。

3、绘制对应的原理图。

4、检查以后,出netlist5、绘制PCB6、检查,出gerber,7、焊接,或者SMT8、调试,修改原理图,修改PCB,重复5~7。9、完成。你想设计原理图、PCB。你需要具备:1、对应的基础知识,比如模电,数电等等,否则你的原理图出不来2、会最少一种软件,比如allegro、pads、protel、mentor等等,包括建立原理图图库和PCB封装库、netlist3、对PCB布局布线法则有一定的了解。否则你做的PCB可能只是“联通”了。无法生产甚至对应的功能都出不来。


电路板设计原则包括

印制导线的宽度及间距,一般导线的最小宽度在0.5-0.8mm,间距不少于1mm。

(1)印制导线的最小宽度

主要由导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定。PCB的电源线和接地线因电流量较大,设计时要适当加宽,一般不要小于1mm,对于安装密度不大的PCB,印制导线宽度最好不小于0.5mm,手工制板应不小于0.8mm。

(2)印制导线间距

由它们之间的安全工作电压决定。相邻导线之间的峰值电压、基板的质量、表面涂覆层、电容耦合参数等都影响印制导线的安全工作电压。

为满足电气安全要求,印制导线宽度与间隙一般不小于lmm


电路板设计原则有哪些

对于初画PCB的人来说,当把原理图中封装信息导入到PCB,看到密密麻麻那么多线,纵横交错,感觉就无从下手;所以为了帮助初学者快速入门,现在我就从布局和布线两个方面做一个简单说明!

一 布局

1 一般布局PCB,我们会遵循“先大后小,先难后易”的布置原则,也就是说我们一般先去布局重要单元电路,以及核心器件,比如MCU最小系统、高频高速模块电路,这些都可以理解为重要单元电路;

2 布局中需要参考原理图框图,可以先把原理图中各个单元电路先布局好,到时候整体在进行拼凑,当然拼抽的时候,要考虑电路信号的主提走向;

3 布局应尽量满足以下要求: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,低电压的弱信号完全分开;模拟信号与数字信号分开;高频信号与低频信号分开;高频元器件的间隔要充分。

4 去耦电容的布局要尽可能靠近IC的电源管脚,并且保证电源与地之间形成的回路最短,当然为了达到去耦最佳效果,电源与地需经过去耦电容两端,然后再连接到IC电源和地两端;

5 对于一些需要过静电测试的产品,其器件放置尽量离板边缘距离大于3.5mm;如果板子空间有限,可以在离板边缘大于0.45mm出打过孔到地;

6 在完成板子性能的基础下,布局中就需要考虑美观,对于相同结构的电路部分,尽可能采用"对称式“布局,总体布局可以按照”均匀分布,重心平衡,版面美观“的标准;

7 对于发热器件,比如MOS管,可以采取加散热片的形式,给予散热;

二 布线

1 地走线线径>电源走线线径>信号走线线径,对于1盎司铜厚的板子,我们会预计1mm走线宽度能走1A电流

2 对于信号线走线,我们一般会优先走模拟小信号、高速信号、高频信号、时钟信号;其次再走数字信号;

3 晶振周围尽量禁空,尤其其底部禁止走线;且应远离板上的电源部分,以防止电源和时钟相互干扰;

4 避免直角走线 、锐角走线,因为直角、锐角走线会使得传输线的线宽产生变化,造成其阻抗的不连续。如果进行直角走线其拐角可以等效为传输线上的容性负载,减缓上升时间,在高速、高频中就变得尤为明显,而且其造成的阻抗不连续,还会增加信号的反射;其直角尖端还为产生EMI;

5 对于模拟信号和数字信号应尽量分块布线,不宜交叉或混在一起,对于其模拟地和数字地也应用磁珠或者0R电阻进行隔离;

6 地线回路环路保持最小,即信号线与其回路构成的环面积要尽可能小,环面积越小,对外的辐射越少,接收外界的干扰也越小。 对于top层和bottom层敷地的时候,需要仔细查看,有些信号地是否被信号线分割,造成地回路过远,此时应该在分割处打过孔,保证其地回路尽可能小;

7 为了减少线间串扰,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。如要达到98%的电场不互相干扰,可使用10W的间距 ;

8 信号线的长度避免为所关心频率的四分之一波长的整数倍,否则此信号线会产生谐振,谐振时信号线会产生较强的辐射干扰;

9 信号走线禁止走成环形,其环形容易形成环形天线,产生较强的辐射干扰;

10 对于天线ANT端走线应尽量短而直,其阻抗也应通过 si9000 去计算,保证其线阻为50欧姆(一般天线端口走线为50欧姆);

11 敷铜时,对其焊盘引脚应采用十字焊盘,不宜采用实心焊盘敷铜,这样在生产时候,器件容易立碑;


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