PCB设计09PCB设计基础

不同的元件有相同的封装，同一个元件也可 以有不同的封装。所以在取用焊接元件时，不仅要 知道元件的名称，还要知道元件的封装。
1．元件封装的分类
（1）针脚式元件封装 （2）表贴式（SMT）封装
不同的元件有相同的封装，同一个元件也可 以有不同的封装。所以在取用焊接元件时，不仅要 知道元件的名称，还要知道元件的封装。
5．物理边界与电气边界 电路板的形状边界称为物理边界，在制板时用机 械层来规范
用来限定布线和放置元件的范围称为电气边界， 它是通过在禁止布线层绘制边界来实现的
9.2.1 PCB设计的一般原则 首先，要考虑PCB尺寸大小
再确定特殊组件的位置
最后对电路的全部零件进行布局
原则 （1）按照电路的流程安排各个功能电路单 元的位置，使布局便于信号流通，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组件为中心， 围绕它来进行布局。
9.2.1 PCB设计的一般原则 原则 （3）在高频信号下工作的电路，要考虑零
件之间的分布参数。
（4）位于电路板边缘的零件，离电路板边 缘一般不小于2mm。
（5）时钟发生器、晶振和CPU的时钟输入 端应尽量相互靠近且远离其他低频器件
（6）电流值变化大的电路尽量远离逻辑电路。
（7）印制板在机箱中的位置和方向，应保 证散热量大的器件处在正上方。
本章将介绍PCB的结构、与PCB设计相关的知识、 PCB设计的原则、PCB编辑器的启动方法及界面。
9.1 PCB的基本常识 9.2 PCB设计的基本原则 9.3 PCB编辑器的启动
9.1.1 印制电路板的结构 可以分为： 单面板（Signal Layer PCB） 双面板（Double Layer PCB） 和多层板（Multi Layer PCB）
2．焊盘和导孔 焊盘是用焊锡连接元件引脚和导线的PCB图件 可分为3种：
圆形（Round） 方形（Rectangle） 八角形（Octagonal）
2．焊盘和导孔 导孔，也称为过孔。是连接不同板层间的导线的 PCB图件
可分Βιβλιοθήκη Baidu3种：
从顶层到底层的穿透式导孔 从顶层通到内层或 从内层通到底层的盲导孔和内层间的屏蔽导孔
3．网络、中间层和内层 网络和导线是有所不同的，网络上还包含
焊点，因此在提到网络时不仅指导线而且还包括 和导线连接的焊盘、导孔
中间层和内层是两个容易混淆的概念
中间层是指用于布线的中间板层，该层中布的是导线
内层是指电源层或地线层，该层一般不布线，它是由 整片铜膜构成的电源线或地线
4．安全距离 为了避免导线、导孔、焊盘之间相互干扰，必须 在它们之间留出一定的间隙，即安全距离
（5）应留出印制电路板定位孔及固定支架所占用的位置。
9.2.1 PCB设计的一般原则 3．布线 （1）输入/输出端用的导线应尽量避免相邻平行
（2）印制电路板导线间的最小宽度主要是由导线与绝 缘基板间的黏附强度和流过它们的电流值决定的。
（3）功率线、交流线尽量布置在和信号线不同的板上， 否则应和信号线分开走线。
4．二极管类封装 二极管类（DIODE-0.5～DIODE-0.7）
5．集成电路封装 集成电路DIP-xxx封装、SIL-xxx封装
6．电位器封装 可变电阻类（VR1～VR5）
1．铜膜导线与飞线
铜膜导线是敷铜板经过加工后在PCB上的铜 膜走线，又简称为导线，用于连接各个焊点
飞线只是形式上表示出网络之间的连接，没 有实际的电气连接意义
9.2.1 PCB设计的一般原则
8．电路板的尺寸
印制电路板大小要适中，过大时印制线条长，阻抗增加， 不仅抗噪声能力下降，成本也高；过小，则散热不好， 同时易受临近线路干扰。
9．热设计
从有利于散热的角度出发，印制电路板最好是直立安装， 板与板之间的距离一般不应小于2cm，而且组件在印制 板上的排列方式应遵循一定的规则
9.2.1 PCB设计的一般原则 2. 特殊组件
（1）尽可能缩短高频器件之间的连线，减少它们的电磁噪声。
（2）应加大电位差较高的某些器件之间或导线之间的距离，以 免意外短路。
（3）质量超过15g的器件，应当用支架加以固定，然后焊接。
（4）对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可 调组件的布局应考虑整机的结构要求。
9.2.1 PCB设计的一般原则 4．焊点 焊点中心孔要比器件引线直径稍大一些，焊点 太大易形成虚焊 5．电源线
尽量加粗电源线宽度
9.2.1 PCB设计的一般原则 6．地线 （1）正确选择单点接地与多点接地。
（2）将数字电路电源与模拟电路电源分开。
（3）尽量加粗接地线。
（4）将接地线构成死循环路。
2．元件封装的名称
元件封装的名称原则为：
元件类型+焊盘距离（焊盘数）+元件外形尺寸
1．电容类封装 有极性电容类（RB5-10.5～RB7.6-15） 非极性电容类（RAD-0.1～RAD-0.4）
2．电阻类封装 电阻类（AXIAL-0.3～AXIAL-1.0） 可变电阻类（VR1～VR5）
3．晶体管类封装 晶体三极管（BCY-W3）
9.2.1 PCB设计的一般原则
7．去耦电容配置
（1）电源输入端跨接一个10～100μF的电解电容器 （2）每个集成芯片的VCC和GND之间跨接一个0.01～0.1μF 的陶瓷电容
（3）对抗噪声能力弱、关断电流变化大的器件及ROM、 RAM，应在VCC和GND间接去耦电容
（4）在单片机复位端“RESET”上配以0.01μF的去耦电容。 （5）去耦电容的引线不能太长 （6）开关、继电器、按钮等产生火花放电，必须采用RC电路 来吸收放电电流
2．切断干扰传播路径
常用措施如下： （1）充分考虑电源对单片机的影响。 （2）如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件， 在I/O口与噪声源之间应加隔离。 （3）注意晶振布线。 （4）电路板合理分区，如强、弱信号，数字、模 拟信号，尽可能把干扰源与敏感器件远离。
9.2.1 PCB设计的一般原则
9．热设计
对于采用自由对流空气冷却 的设备，最好是将集成电路 （或其他组件）按纵长方式 排列
对于采用强制空气冷却的设 备，最好是将集成电路（或 其他组件）按横长方式排列
1．抑制干扰源
常用措施如下： （1）继电器线圈增加续流二极管。 （2）在继电器接点两端并接火花抑制电路。 （3）给电机加滤波电路。 （4）布线时避免90°折线。 （5）晶闸管两端并接RC抑制电路。