【转载】PCB设计基本流程

 

一般PCB基本设计流程如下:前期准备->PCB结构设计->PCB布局->布线->布线优化和丝印->网络和DRC检查和结构检查->制版。

   第一:前期准备。这包括准备元件库和原理图。“工欲善其事,必先利其器”,要做出一块好的板子,除了要设计好原理之外,还要画得好。在进行PCB设计之 前,首先要准备好原理图SCH的元件库和PCB的元件库。元件库可以用peotel 自带的库,但一般情况下很难找到合适的,最好是自己根据所选器件的标 准尺寸资料自己做元件库。原则上先做PCB的元件库,再做SCH的元件库。PCB的元件库要求较高,它直接影响板子的安装;SCH的元件库要求相对比较 松,只要注意定义好管脚属性和与PCB元件的对应关系就行。PS:注意标准库中的隐藏管脚。之后就是原理图的设计,做好后就准备开始做PCB设计了。 

  第二:PCB结构设计。这一步根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位,在PCB 设计环境下绘制PCB板面,并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。并充分考虑和确定布线区域和非布线区域(如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域)。
   第三:PCB布局。布局说白了就是在板子上放器件。这时如果前面讲到的准备工作都做好的话,就可以在原理图上生成网络表 (Design-> Create Netlist),之后在PCB图上导入网络表(Design->Load Nets)。就看见器件哗啦 啦的全堆上去了,各管脚之间还有飞线提示连接。然后就可以对器件布局了。一般布局按如下原则进行:
   ①. 按电气性能合理分区,一般分为:数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)、模拟电路区(怕干扰)、功率驱动区(干扰源);
   ②. 完成同一功能的电路,应尽量靠近放置,并调整各元器件以保证连线最为简洁;同时,调整各功能块间的相对位置使功能块间的连线最简洁;
   ③. 对于质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度;发热元件应与温度敏感元件分开放置,必要时还应考虑热对流措施;
   ④. I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边、靠近引出接插件;
   ⑤. 时钟产生器(如:晶振或钟振)要尽量靠近用到该时钟的器件;
   ⑥. 在每个集成电路的电源输入脚和地之间,需加一个去耦电容(一般采用高频性能好的独石电容);电路板空间较密时,也可在几个集成电路周围加一个钽电容。
   ⑦. 继电器线圈处要加放电二极管(1N4148即可);
   ⑧. 布局要求要均衡,疏密有序,不能头重脚轻或一头沉
    ——需要特别注意,在放置元器件时,一定要考虑元器件的实际尺寸大小(所占面积和高度)、元器件之间的相对位置,以保证电路板的电气性能和生产安装的 可行性和便利性同时,应该在保证上面原则能够体现的前提下,适当修改器件的摆放,使之整齐美观,如同样的器件要摆放整齐、方向一致,不能摆得“错落有 致” 。
这个步骤关系到板子整体形象和下一步布线的难易程度,所以一点要花大力气去考虑。布局时,对不太肯定的地方可以先作初步布线,充分考虑。

   第四:布线。布线是整个PCB设计中最重要的工序。这将直接影响着PCB板的性能好坏。在PCB的设计过程中,布线一般有这么三种境界的划分:首先是布 通,这时PCB设计时的最基本的要求。如果线路都没布通,搞得到处是飞线,那将是一块不合格的板子,可以说还没入门。其次是电器性能的满足。这是衡量一块 印刷电路板是否合格的标准。这是在布通之后,认真调整布线,使其能达到最佳的电器性能。接着是美观。假如你的布线布通了,也没有什么影响电器性能的地方, 但是一眼看过去杂乱无章的,加上五彩缤纷、花花绿绿的,那就算你的电器性能怎么好,在别人眼里还是垃圾一块。这样给测试和维修带来极大的不便。布线要整齐 划一,不能纵横交错毫无章法。这些都要在保证电器性能和满足其他个别要求的情况下实现,否则就是舍本逐末了。布线时主要按以下原则进行:
    ①.一般情况下,首先应对电源线和地线进行布线,以保证电路板的电气性能。在条件允许的范围内,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,最细宽度可达0.05~0.07mm,电源线一般为1.2~2.5mm。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(模拟电路的地则不能这样使用)
   ②. 预先对要求比较严格的线(如高频线)进行布线,输入端与输出端的边线应避免相邻平行,以免产生反射干扰。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。
   ③. 振荡器外壳接地,时钟线要尽量短,且不能引得到处都是。时钟振荡电路下面、特殊高速逻辑电路部分要加大地的面积,而不应该走其它信号线,以使周围电场趋近于零;
   ④. 尽可能采用45º的折线布线,不可使用90º折线,以减小高频信号的辐射;(要求高的线还要用双弧线)
   ⑤. 任何信号线都不要形成环路,如不可避免,环路应尽量小;信号线的过孔要尽量少;
   ⑥. 关键的线尽量短而粗,并在两边加上保护地。
   ⑦. 通过扁平电缆传送敏感信号和噪声场带信号时,要用“地线-信号-地线”的方式引出。
   ⑧. 关键信号应预留测试点,以方便生产和维修检测用
   ⑨.原理图布线完成后,应对布线进行优化;同时,经初步网络检查和DRC检查无误后,对未布线区域进行地线填充,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。

   ——PCB布线工艺要求
   ①. 线
一般情况下,信号线宽为0.3mm(12mil),电源线宽为0.77mm(30mil)或1.27mm(50mil);线与线之间和线与焊盘之间的距离大于等于0.33mm(13mil),实际应用中,条件允许时应考虑加大距离;
布线密度较高时,可考虑(但不建议)采用IC脚间走两根线,线的宽度为0.254mm(10mil),线间距不小于0.254mm(10mil)。特殊情况下,当器件管脚较密,宽度较窄时,可按适当减小线宽和线间距。

   ②. 焊盘(PAD)
焊 盘(PAD)与过渡孔(VIA)的基本要求是:盘的直径比孔的直径要大于0.6mm;例如,通用插脚式电阻、电容和集成电路等,采用盘/孔尺 寸 1.6mm/0.8mm(63mil/32mil),插座、插针和二极管1N4007等,采用1.8mm/1.0mm(71mil/39mil)。实 际应用中,应根据实际元件的尺寸来定,有条件时,可适当加大焊盘尺寸;
PCB板上设计的元件安装孔径应比元件管脚的实际尺寸大0.2~0.4mm左右。

   ③. 过孔(VIA)
一般为1.27mm/0.7mm(50mil/28mil);
当布线密度较高时,过孔尺寸可适当减小,但不宜过小,可考虑采用1.0mm/0.6mm(40mil/24mil)。

   ④. 焊盘、线、过孔的间距要求
PAD and VIA : ≥ 0.3mm(12mil)
PAD and PAD : ≥ 0.3mm(12mil)
PAD and TRACK : ≥ 0.3mm(12mil)
TRACK and TRACK : ≥ 0.3mm(12mil)
密度较高时:
PAD and VIA : ≥ 0.254mm(10mil)
PAD and PAD : ≥ 0.254mm(10mil)
PAD and TRACK : ≥ 0.254mm(10mil)
TRACK and TRACK : ≥ 0.254mm(10mil)
   
   第五:布线优化和丝印。“没有最好的,只有更好的”!不管你怎么挖空心思的去设计,等你画完之后,再去看一看,还是会觉得很多地方可以修改的。一般设计 的经验是:优化布线的时间是初次布线的时间的两倍。感觉没什么地方需要修改之后,就可以铺铜了(Place->polygon Plane)。铺铜 一般铺地线(注意模拟地和数字地的分离),多层板时还可能需要铺电源。时对于丝印,要注意不能被器件挡住或被过孔和焊盘去掉。同时,设计时正视元件面,底 层的字应做镜像处理,以免混淆层面。

  第六:网络和DRC检查和结构检查。首先,在确定电路原理图设计无误的前提下,将所生成的PCB网络文件与原理图网络文件进行物理连接关系的网络检查(NETCHECK),并根据输出文件结果及时对设计进行修正,以保证布线连接关系的正确性;
网络检查正确通过后,对PCB设计进行DRC检查,并根据输出文件结果及时对设计进行修正,以保证PCB布线的电气性能。最后需进一步对PCB的机械安装结构进行检查和确认。

  第七:制版。在此之前,最好还要有一个审核的过程。
PCB设计是一个考心思的工作,谁的心思密,经验高,设计出来的板子就好。所以设计时要极其细心,充分考虑各方面的因数(比如说便于维修和检查这一项很多人就不去考虑),精益求精,就一定能设计出一个好板子。
 
 
 
 
 
 
每次设计一块pcb时都应该按如下的顺序进行,这样可以节省时间,获得最好效果。

1.选择好SCH,PCB等文件的名字(用英文,数字),加上扩展名。

2.原理图
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,最好把标称值改为红色,粗体,这样可以和标号区分开。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,下面没标称值。过程中习惯性保存!
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。

3.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,号,内孔大小,方向,(印法好量尺寸)。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(可以使用名字和对应尺寸对应的表格形式保存)。
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9011-9018,1815,D880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。

4.生成网络表
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。

5.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(向导或自己画),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。

添加好需要用到的库。

6.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)。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,(比如集成块先放,然后放直接和集成块两管脚直接相连的元件,再放和 集成块一个管脚相连的元件,而且类似的元件尽量放在一起,比较美观也要考虑后面连线的方便性)。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FILL。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:
(1)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,1/2W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。
(2)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。

7.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VCC,GND 等一些比较重要的线。注意各个模块的区分。对单面板最好可以加一些条线。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

8.手工修改线:
修改一些线的宽度,转角,补泪地或包焊盘(单面板必须做),铺铜,处理地线。

9.检查
DRC,EMC 等检查,然后可以打印检查,网络表对比。元件清单检查。

10。加型号(一般在丝网成)。

11。电位器的调节一般是顺时针为加大(电压,电流等)
12。高频(>20MHz)一般是多点接地。<10MHz 还是<1MHz
单点接地。其间为混合接地。

13.根据需要,不是所有器件都要按标准封装,可以是跨接或立的焊接。

14.在印制板布线时,应先确定元器件在板上的位置,然后布地线,电源线。在安排高速信号线,最好考虑低速信号线。元气件的位置按电源电压,数字模拟,速度快慢,电流大小等分组。安全的条件下,电源线应尽量靠近地。减小差摸辐射的环面积,也有助于减小电路的交扰。
当需要在电路板上布置快速,中速,低速逻辑电路时,高速的应放在靠近边缘连接器范围内,而低速逻辑和存储器,应放在远离连接器范围内。这样对共阻抗偶合,辐射和交扰的减小都是有利的。
接地最重要的了。
posted @ 2011-11-02 22:54  jiansiming  阅读(506)  评论(0编辑  收藏  举报