如何确定pcb板子大小大小

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如何确定PCB板大小
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3:1,尽量采用小尺寸元器件。
画图时、PCB板的固定方法等、完全取决于你安装在PCB板上的所有元器件的尺寸空间所决定,可以采用松散尺寸。涉及元器件、取决于你设计的电子设备的空间大小,可以在保持层(或机械层)画出pcb板的轮廓尺寸图即可,空间富余。2,就得紧凑,空间狭小PCB板的大小尺寸如何确定、有的还与机械结构要求有关系
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出门在外也不愁怎样设置pcb板上元件安全间距
怎样设置pcb板上元件安全间距
09-09-19 &匿名提问
PCB 即 Printed Circuit Board 的简写,中文名称为印制电路板,又称印刷电路板、印刷线路板,是重要的电子部件,是电子元器件的支撑体,是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的,故被称为“印刷”电路板。随着电子设备越来越复杂,需要的零件自然越来越多,PCB上头的线路与零件也越来越密集了。裸板(上头没有零件)也常被称为&印刷线路板Printed Wiring Board(PWB)&。板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔,原本铜箔是覆盖在整个板子上的,而在制造过程中部份被蚀刻处理掉,留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线(conductor pattern)或称布线,并用来提供PCB上零件的电路连接。通常PCB的颜色都是绿色或是棕色,这是阻焊漆(solder mask)的颜色。是绝缘的防护层,可以保护铜线,也可以防止零件被焊到不正确的地方。在阻焊层上还会印刷上一层丝网印刷面(silk screen)。通常在这上面会印上文字与符号(大多是白色的),以标示出各零件在板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面(legend)。PCB的历史印制电路板的发明者是奥地利人保罗·爱斯勒(Paul Eisler),他于1936年在一个收音机装置内采用了印刷电路板。1943年,美国人将该技术大量使用于军用收音机内。1948年,美国正式认可这个发明用于商业用途。自20世纪50年代中期起,印刷电路版技术才开始被广泛采用。在印制电路板出现之前,电子元器件之间的互连都是依靠电线直接连接实现的。而现在,电路面包板只是作为有效的实验工具而存在;印刷电路板在电子工业中已经占据了绝对统治的地位。PCB技术发展概要 从1903年至今,若以PCB组装技术的应用和发展角度来看,可分为三个阶段 ●通孔插装技术(THT)阶段PCB 1.金属化孔的作用: (1).电气互连---信号传输 (2).支撑元器件---引脚尺寸限制通孔尺寸的缩小 a.引脚的刚性 b.自动化插装的要求 2.提高密度的途径 (1)减小器件孔的尺寸,但受到元件引脚的刚性及插装精度的限制,孔径≥0.8mm (2)缩小线宽/间距:0.3mm—0.2mm—0.15mm—0.1mm (3)增加层数:单面—双面—4层—6层—8层—10层—12层—64层 ●表面安装技术(SMT)阶段PCB 1.导通孔的作用:仅起到电气互连的作用,孔径可以尽可能的小,堵上孔也可以。 2.提高密度的主要途径 ①.过孔尺寸急剧减小:0.8mm—0.5mm—0.4mm—0.3mm—0.25mm ②.过孔的结构发生本质变化: a.埋盲孔结构 优点:提高布线密度1/3以上、减小PCB尺寸或减少层数、提高可靠性、 改善了特性阻抗控制,减小了串扰、噪声或失真(因线短,孔小) b.盘内孔(hole in pad)消除了中继孔及连线 ③薄型化:双面板:1.6mm—1.0mm—0.8mm—0.5mm ④PCB平整度: a.概念:PCB板基板翘曲度和PCB板面上连接盘表面的共面性。 b.PCB翘曲度是由于热、机械引起残留应力的综合结果 c.连接盘的表面涂层:HASL、化学镀NI/AU、电镀NI/AU… ●芯片级封装(CSP)阶段PCB CSP以开始进入急剧的变革于发展其之中,推动PCB技术不断向前发展, PCB工业将走向激光时代和纳米时代.印刷电路板(Printed circuit board,PCB)几乎会出现在每一种电子设备当中。如果在某样设备中有电子零件,那么它们也都是镶在大小各异的PCB上。除了固定各种小零件外,PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。随着电子设备越来越复杂,需要的零件越来越多,PCB上头的线路与零件也越来越密集了。 板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔,原本铜箔是覆盖在整个板子上的,而在制造过程中部份被蚀刻处理掉,留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线(conductor pattern)或称布线,并用来提供PCB上零件的电路连接。 导线(Conductor Pattern) 为了将零件固定在PCB上面,我们将它们的接脚直接焊在布线上。在最基本的PCB(单面板)上,零件都集中在其中一面,导线则都集中在另一面。这么一来我们就需要在板子上打洞,这样接脚才能穿过板子到另一面,所以零件的接脚是焊在另一面上的。因为如此,PCB的正反面分别被称为零件面(Component Side)与焊接面(Solder Side)。 如果PCB上头有某些零件,需要在制作完成后也可以拿掉或装回去,那么该零件安装时会用到插座(Socket)。由于插座是直接焊在板子上的,零件可以任意的拆装。下面看到的是ZIF(Zero Insertion Force,零拨插力式)插座,它可以让零件(这里指的是CPU)可以轻松插进插座,也可以拆下来。插座旁的固定杆,可以在您插进零件后将其固定。ZIF插座 如果要将两块PCB相互连结,一般我们都会用到俗称「金手指」的边接头(edge connector)。金手指上包含了许多裸露的铜垫,这些铜垫事实上也是PCB布线的一部份。通常连接时,我们将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB上合适的插槽上(一般叫做扩充槽Slot)。在计算机中,像是显示卡,声卡或是其它类似的界面卡,都是借着金手指来与主机板连接的。 边接头(俗称金手指) PCB上的绿色或是棕色,是阻焊漆(solder mask)的颜色。这层是绝缘的防护层,可以保护铜线,也可以防止零件被焊到不正确的地方。在阻焊层上另外会印刷上一层丝网印刷面(silk screen)。通常在这上面会印上文字与符号(大多是白色的),以标示出各零件在板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面PCB设计印制电路板的设计是以电路原理图为根据,实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计,需要考虑外部连接的布局、内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。优秀的版图设计可以节约生产成本,达到良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以用手工实现,复杂的版图设计需要借助计算机辅助设计(CAD)实现。PCB在各种电子设备中有如下功能:1.?提供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑。2.?实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接(信号传输)或电绝缘。提供所要求的电气特性,如特性阻抗等。3.?为自动装配提供阻焊图形,为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形。 PCB的分类根据电路层数分类:分为单面板、双面板和多层板。常见的多层板一般为4层板或6层板,复杂的多层板可达十几层。多层板(Multi-Layer Boards),它大大增加了可以布线的面积。多层板用上了更多单或双面的布线板。多层板使用数片双面板,并在每层板间放进一层绝缘层后黏牢(压合)。板子的层数就代表了有几层独立的布线层,通常层数都是偶数,并且包含最外侧的两层。常见的一般是4到8层的结构,不过从技术上是可以做到近100层的PCB板。根据软硬进行分类:分为普通电路板和柔性电路板。
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风冷热泵的COP值:该值是确定风冷热泵性能好坏的重要参数,其值的高低直接影响到风冷热泵使用中的耗电量,因此,应尽量选择COP值高的机组。目前我国国家标准是COP值为2.57,多数进口或合资品牌的COP在3左右,个别进口品牌的高效型机组其值可达到3.8。 风冷热泵冷热水机组是九十年代在我国开始应用的一种新型空调主机,此类机组既可供冷又可供热,省却了锅炉房和冷却水系统,安装灵活方便。机组运行采用微电脑控制,可靠性较高。因此在长江流域的许多空调工程中得以广泛采用。但由于各地气候条件不同,再加上工程设计方面也缺少经验。因此在使用中也发现了不少问题。本文作者根据自己近年来的工程经验谈几点体会,以供广大同行参考。  在进行一个工程的设计过程中,如果当地气候环境允许,同时经过技术经济分析比较后确定该工程空调冷热源采用风冷热泵机组,那么设计人员应该着手对国内外相关厂家的产品进行分析比较,为用户选择一款较为经济合理的热泵产品。选型的主要内容首先是机组的总体性能分析,它包括热泵机组的制冷量、制热量、COP值、噪声、外形尺寸、运行重量等参数。其次,分析该类热泵的内部配置,它包括压缩机型式、冷凝器结构及布置、热力膨胀阀的配置、蒸发器型式、能量调节方式、融霜方式、安全保护及自动控制项目等等。在进行上述分析比较后我们就可以选择一款较为理想的机组,接下来的工作就是进行设备布置,这过程中我们必须考虑设备之间的合理间距,辅助热源的配置以及多台热泵整体运行噪声对周围环境的影响等。下面就以上几方面的问题分别加以阐述。风冷热泵的性能分析  风冷热泵的冷热量:这两个参数是决定风冷热泵正常使用的最关键参数,它是指风冷热泵的进风温度、进出水温度在设计工况下时其所具备的制冷量或制热量。它可从有关厂家提供的产品样本中查得。但目前在设计中也发现这样的情况,那就是有的厂商所提供的样本参数并未经过测试而是抄自其它厂家的相关样本。这给设计人员的正确选型带来了一定困难。因此笔者建议在有条件的情况下设计人员可根据有关厂家的风冷热泵所配置的压缩机型号,从压缩机生产厂家处获得该压缩机的变工况性能曲线,根据热泵的设计工况查得该压缩机在热泵设计工况下的制冷量和制热量,从而判断该样本所提供参数的真伪。  噪声:噪声也是衡量一台风冷热泵机组的重要参数,它直接关系到热泵运行时对周围环境的影响。国内有关专家曾根据工程实测对各类进口热泵的噪声划分为三档,第一档在 85dB以上、第二档在75~85dB之间、第三档在75dB以下。我们在进行工程设计选型中应优先选择噪声在80dB以下的机组。  外型尺寸:风冷热泵机组大多布置在室外屋顶,它在进行设备布置时对设备与周围墙面的间距、设备之间的间距都有明确要求,因此我们在进行设备选型时必须考虑所选设备尺寸是否符合设备布置的尺寸要求。在性能相同的前提下应优先选用尺寸较小的机组,以减小设备的占地面积。  运行重量:由于风冷热泵机组大多布置在屋面,因此在选型时必须考虑屋面的承重能力,必要时应与结构专业协商,增强屋面的承重能力。但在设备选型时我们应优先选择运行重量较轻的机组。风冷热泵的系统分析  所谓风冷热泵的系统分析,就是在风冷热泵的选型过程中除了比较各自的制冷量、制热量、COP值、噪声、运行重量、外形尺寸等参数外,还要对其各自的压缩机型式、冷凝器型式及布置、热力膨胀阀的配置、蒸发器型式、除霜方式、能量调节方式以及热泵系统的自控和安全保护等等加以分析,比较其各自在系统配置方面的优缺点。 压缩机的型式:目前用于风冷热泵的压缩机型式主要有活塞式、涡旋式、螺杆式三种型式。根据热泵工作的特点是运行时间长、压缩比大等情况,笔者认为涡旋式和螺杆式压缩机将成为热泵压缩机的主流。其理由是:  1、涡旋式和螺杆式压缩机较活塞式压缩机具有传动件少,从而使压缩机的磨擦损耗相应减少,整机的效率相应提高。  2、由于热泵机组的压缩比较大,因此对于活塞式压缩机在相同的余隙容积下其容积效率下降,从而造成整机效率的下降。而涡旋式和螺杆式压缩机不存在这方面的问题。  3、用于风冷热泵的压缩机其工作环境较其它在普通空调工况下工作的压缩机要恶劣,每的运行时间也较长,工况变化范围也较大,因此对压缩机的可靠性要求就较高。涡旋式和螺杆式压缩机具有零部件少,结构紧凑的特点,所以尤其适用于热泵机组。  4、目前所采用的风冷热泵机组一般都采用热气除霜的方法来排除冬季供热工况下空气侧换热器上积聚的霜。在除霜开始和结束时,系统要进行反向运行,在原冷凝一方盘管中所积聚的液体制冷剂由于其中压力突然降低为吸汽压力而大量涌向压缩机,造成压缩机的湿冲程,这对于涡旋式和螺杆式压缩机而言并没有什么大问题,而这对于活塞式压缩机来讲极易造成气阀和连杆的损坏。  5、另外就热泵压缩机本身而言涡旋式和半封闭螺杆式比活塞式的噪声要低。冷凝器的型式与布置  冷凝器所用翅片型式目前主要有开窗片和波纹片两种,开窗片换热效率较高,因此前两年生产的热泵机组中经常得以采用。但由于我国城市大气质量较差,而这类翅片极易积灰,且较难清理,使用时间一长,换热效果大大下降。所以当前热泵用冷凝器多采用波纹片配内螺纹铜管,其具有换热效率较高,不易积灰,风阻小等特点。  冷凝器的翅片间距也很讲究,作为冷凝器使用时以肋化比高、传热系统数大为好,故希望片距小些较好。但当其作为蒸发器使用时,翅片一结霜,使用时的换热效果就会大大降低,因此希望片距大一些;一般片距以3mm为宜。  冷凝器的布置型式同其换热效果和外形尺寸有着直接的关系。通常热泵的冷凝盘管布置成直型盘管、V型盘管、W型盘管三种型式。但V型盘管间的较大空间内除了轴流风机外并无其它零部件,空间利用率低。直型盘管间虽然集中布置了压缩机、四通阀、蒸发器等系统有关零部件,但由于盘管高度较高,迎风面速不均匀,冷凝器换热效率较低,且气流组织不理想,空气阻力较大。而W型布置克服了上述缺点,不仅可改善气流组织提高换热效率,降低空气阻力,而且由于在同样空间条件下,冷凝盘管传热面积增大,空间利用率较高,从而缩小了机组外形尺寸。热力膨胀阀配置  现在热泵制冷系统中有采用单膨胀阀和双膨胀阀两种方式,所谓双膨胀阀就是制热工况和制冷工况各采用一只膨胀阀。如果系统采用一只膨胀阀,按标准制冷工况进行选型,由于热泵系统在制热工况下运行时系统的制热量随着环境温度的下降也随之下降。这时膨胀阀的制热能力也会有所下降,但其下降的幅度要小于系统制热能力的下降。这样在制热工况下随着环境温度的下降,对系统而言所配置膨胀阀显得过大。过大的膨胀阀会引起蒸发器供液过多,蒸发压力上升,与室外空气换热量减少,从而导致热泵供热量的减少。  当前许多厂家的热泵机组多采用双膨胀阀型式,制冷膨胀阀按标准制冷工况来选择。制热膨胀阀如若按标准制热工况来选择,那在低温工况下运行时膨胀阀会显得过大,所以根据笔者自己的体会建议制热膨胀阀按环境温度-7℃,热水进口温度40℃,出口温度45℃来选型,按这样条件计算后选定的膨胀阀能在不低于-15℃的环境温度下正常运行。蒸发器型式  目前在风冷热泵机组中常用的蒸发器主要是板式换热器和干式壳管式换热器。板式换热器多用在小型风冷热泵中,它具有传热效率高、蒸发器不易积油的特点;尤其是新的带有内置式分配装置的板块解决了板片间制冷剂分配均匀性这一关键问题,能在相同的出水温度下提高蒸发温度15~2℃,提高了制冷效率。 &#160; &#160;干式壳管式蒸发器多用在大中型风冷热泵中,目前其传热管已广泛采用高效管,因此换热效率有很大提高。但总的来讲不及板式换热器。而且其回油相对困难,常积存于换热器底部。如在底部设回油管与吸汽管相通,则由于有液体制冷剂带入,导致制冷剂过热度不稳定,影响膨胀阀的工作和系统的制冷量。轴流风机的配置  轴流风机的配置首先要满足冷凝器(空气侧换热器)的换热要求,根据经验风冷热泵机组所配轴流风机风量与标准制冷量(环境温度35℃,出水温度7℃)之比大约在0.071~0.095/kJ之间,此外还要保证冷凝器迎风面的风速,因为这关系到冬季运行时空气侧换热器的结霜速度,迎风面风速越大冬季运行时越不容易结霜。但风量过大风机的功耗也要增大,同时噪声也要增大,因此一般情况下迎风面风速取3~5m/s。另外,风机配置时还要考虑噪声,目前一般选用大直径、低转速、且叶片扭转角度较小的轴流风机以降低风机噪声。能量调节方式  目前在风冷热泵机组中常用的能量调节方式有压缩机台数控制、压缩机间隙运行、气缸卸载调节(活塞式)、变频调速(涡旋式)、滑阀无级调节(螺杆式)。从能量调节方式中我们可以看出台数控制、压缩机间隙运行、气缸卸载调节都是属于有级调节,而变频调速和滑阀无级调节属于无级调节。无级调节具有节能、噪声和振动小、起动性能好同时也降低了对供电系统的干扰。从这点也可看出涡旋式和螺杆式压缩机的优热。除霜方式  各生产厂生产的机组其除霜方法基本相同,大多采用热汽除霜法;所不同是除霜的控制技术。常见的有压差控制法、温差控制法、温度时间控制法,其中以温度时间控制法最为普遍。这种控制技术中除霜参数的设置最为关键。除霜参数包括除霜温度、除霜时间、除霜间隔。除霜温度是由通过位于膨胀阀后的感温元件来感应节流后的液体温度,一般设定值为-5℃,除霜时间隔是计时器控制,一般定为4min。除霜时间也是由计时器控制,一般不超过10min。热泵发温度下降到- 5℃,并且距上一次除霜时间间隔够40min,机组就进入除霜模式。如果除霜时间超过1010min而盘管内的液体温度仍未上升到+5℃,机组也要停止化霜恢复制热。  在上述三个参数中除霜时间间隔是直接受环境影响的,但目前多数厂家的除霜时间隔仍采用固定值,这种做法导致在低温高湿地区结霜严重的情况下,由于没有到设定时间而不能进行除霜,从而造成霜层过厚甚至冻结,机组低压保护而停机的现象。这个问题应在机组调试中加以注意。因此笔者建议一方面在热泵的除霜参数设置上应该因地制宜,不能一概而论。另一方面就是前面曾提到的在低温高湿的地区不宜使用热泵机组。安全保护与控制  目前国内风冷热泵机组的保护与控制多采用计算机控制,其又包括可编程控制和微电脑控制,两者的控制原理大致相同。 &#160; &#160;一台风冷热泵的安全保护系统至少要包括以下几个方面  1)吸气压力过低保护  2)排气压力过高保护  3)油压保护  4)冷水温度过低保护  5)水侧换热器断水保护  6)压缩机启动时间间隔保护  7)压缩机内藏电机过热保护  8)电机过载保护  9)电源电压过低保护  10)三相电缺相保护  11)油温控制? &#160; &#160;风冷热泵控制至少要包括  1)除霜控制  2)多台压缩机顺序控制  3)能量调节  4)故障停机与显示  5)远程控制接口(用于远程设置运行参数以及控制机组启停、将机组运行参数和故障内容显示于控制终端)风冷热泵的工程设计  风冷热泵的布置:  风冷热泵冷热水机组在使用中不同程度的都存在这样一种现象,即夏季制冷量不足,冬季制热量不足的现象。造成这种现象的原因是多方面的,这里除了设备本身的因素外也有工程设计中的问题。主要是设备布置不合理造成气流短路,夏季机组高温排风被重新吸入,造成进风温度过高冷凝压力上升,导致机组制冷量下降;冬季正在融霜的机组排出的湿空气被旁边正在供暖的机组吸入造成吸入空气湿度过高,加剧了供暖机组的结霜速度,从而使其融霜时间延长,供暖时间减少,从而使机组的供热量减少。 &#160; &#160; &#160;因此风冷热泵应尽可能布置在室外,进风应通畅,排风不应受到阻挡。避免造成气流短路。如有阻挡物,应符合一定的要求。许多生产等单位提供的设计手册中对机组之间的间距及机组与墙间的距离均有明确要求,大致如下:机组间的距离应保持在2米以上,机组与主体建筑(或高度较高的女儿墙)间的距离应保持在3米以上。另外为避免排风短路在机组上部不应设置挡雨棚之类的遮挡物。如果机组必须布置在室内,应采取提高风机静压的办法,接风管将排风排至室外。排风口的风速要大(7米/秒),使其具有一定的射程,而进风口速度则要小(2米/秒),进排风口垂直高差应尽可能大,以避免气流短路。辅助热源的配置  风冷热泵冬季的供热量是随室外气温的下降而降低,室外气温每降低1℃,供热量大约降低2%;而随室外气温的下降,室内需热量却需增加,所以应考虑设置辅助热源,辅助热源可以是电锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、汽-水热交换器等等。根据工程经验风冷热泵机组每1RT制冷是配置0.6kW辅助热源是较为稳妥的,这样的配置可以充分保证整幢建筑在冬季的空调效果。当然目前许多工程出于投资的考虑往往不配置辅助热源,这也是许多采用热泵的建筑在冬季空调效果不好的其中一个原因。  影响风冷热泵冬季供热量的主要原因是冬季室外空气的相对湿度,特别是室外空气相对湿度大于75%的地区,风冷热泵的结霜较快;除霜时须停止供热,使机组的总供热量下降,功耗增大。因此笔者建议冬季室外空气相对湿度平均值高于75%的地区不宜使用此类机组。如若有其它原因而必须选用热泵机组的话,应考虑配置辅助热源。  工程的噪声控制:  风冷热泵空调工程的噪声控制首先是在设备选型阶段就要优先选择噪声较低的品牌,目前单台风冷热泵的噪声一般在65~85dB之间,每增加一台机组,整体噪声将增加3dB,当一个工程中热泵的台数较多时则噪声就较难控制。因此在选用热泵的工程中机组的台数不宜过多,换句话讲就是热泵不宜在大型空调工程中采用,一般情况一个工程的热泵台数不应超过5台。? 另外,在机组的布置中除应考虑排风通畅,避免排风回流以外,在机组的底座及进出水管处必须安装减震装置,隔震效率要满足设计要求。在供冷、供热站内的空调水主干管道要安装有减震的吊架或支架,防止机组和水泵的振动通过管道传到其它地方。  再则,在有条件的情况下机组应尽可能布置在主楼屋面,减小其噪声对主楼本身和周围环境的影响。
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当前位置:&>>&&>>&&>>&基于Protel DXP软件的PCB板设计布局原则
  & DXP是第一个将所有设计工具集于一身的板级设计系统,设计者从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。Protel& DXP运行在优化的设计浏览器平台上,并且具备当今所有先进的设计特点,能够处理各种复杂的PCB板设计过程。通过设计输入仿真、PCB板绘制编辑、拓扑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术融合,Protel& DXP提供了全面的设计解决方案。
  PCB板设计的原则包括以下几个方面:
  1、PCB板的选用
  2、PCB板尺寸
  3、PCB板元件布局
  4、PCB板布线
  5、PCB板接地
  6、PCB板抗干扰
  7、PCB板焊盘
  8、PCB板大面积填充
  9、PCB板跨接线
  10、PCB板高频布线
  PCB板的选用
  PCB板一般用敷铜层压板制成,板层选用时要从电气性能、可靠性、加工工艺要求和经济指标等方面考虑。常用的敷铜层压板是敷铜酚醛纸质层压板、敷铜环氧纸质层压板、敷铜环氧玻璃布层压板、敷铜环氧酚醛玻璃布层压板、敷铜聚四氟乙烯玻璃布层压板和多层印刷电路板用环氧玻璃布等。不同材料的层压板有不同的特点。环氧树脂与铜箔有极好的粘合力,因此铜箔的附着强度和工作温度较高,可以在260℃的熔锡中不起泡。环氧树脂浸过的玻璃布层压板受潮气的影响较小。超高频电路板最好是敷铜聚四氟乙烯玻璃布层压板。在要求阻燃的电子设备上,还需要阻燃的PCB板,这些PCB板都是浸入了阻燃树脂的层压板。
  PCB板尺寸
  PCB板的厚度应该根据PCB板的功能、安装元器件的重量、PCB板插座的规格、PCB板的外形尺寸和承受的机械负荷等来决定。主要应该保证足够的刚度和强度。
  常见的PCB板的厚度有:0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm。
  从成本、铜膜线长度、抗噪声能力考虑,PCB板尺寸越小越好。但是PCB板尺寸太小,则散热不良,且相邻的导线容易引起干扰。PCB板的制作费用是和PCB板的面积相关的,面积越大,造价越高。在设计具有机壳的PCB板时,PCB板尺寸还受机箱外壳大小的限制,一定要在确定PCB板尺寸前确定机壳大小,否则就无法确定PCB板尺寸。一般情况下,在禁止布线层中指定的布线范围就是PCB板尺寸的大小。
  PCB板的最佳形状是矩形,长宽比为3:2或4:3,当PCB板的尺寸大于200*150mm时,应该考虑PCB板的机械强度。总之,应该综合考虑利弊来确定PCB板尺寸。
  PCB板元件布局
  虽然Protel DXP能够自动布局,但是实际上在设计时PCB板的元件布局几乎都是手工完成的。PCB板元件布局一般遵循如下规则:
  1、特殊元件布局
  特殊元件的布局从以下几个方面考虑:
  1)高频元件
  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。隶属于输入和隶属于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
  此类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PCB板上。
  4)发热与热敏元件
  注意发热元件应该远离热敏元件。
  5)可以调节的元件
  对于电位器、可调电感、可变、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PCB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。
  6)电路板安装孔和支架孔
  应该预留出PCB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。
  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。
  3、元件离PCB板边缘的距离
  所有元件均应该放置在离PCB板边缘3mm以内的位置,或者至少距PCB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PCB板边缘破损,引起铜膜线断裂导致废品。如果PCB板上元件过多,不得已要超出3mm时,可以在PCB板边缘上加上3mm辅边,在辅边上开V形槽,在生产时用手掰开。
  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、电容、二极管等。
  PCB板布线
  PCB板布线的规则如下:
  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。例如地线和最好选用大于1mm的线宽。在集成电路座焊盘之间走两根线时,焊盘直径为50mil,线宽和线间距都是10mil,当焊盘之间走一根线时,焊盘直径为64mil,线宽和线间距都为。注意公制和英制之间的转换,100mil=2.54mm。
  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PCB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PCB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。
  PCB板接地
  1、地线的共阻抗干扰
  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(铜膜线)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。
  2、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(屏蔽地)、数字地(逻辑地)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,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
  PCB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(最好电源端也分别连接)。要尽量加大线性电路的面积。一般数字电路的抗干扰能力强,TTL电路的噪声容限为0.4~0.6V,CMOS数字电路的噪声容限为电源电压的0.3~0.45倍,而模拟电路部分只要有微伏级的噪声,就足以使其工作不正常。所以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PCB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PCB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)同级电路的接地
  同一级电路的接地点应该尽可能靠近,并且本级电路的电源滤波电容也应该接在本级的接地点上。
  6)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。
  PCB板抗干扰
  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。由于方波中包含各种频率成分,其高频成分很容易成为噪声源,一般情况下,时钟频率3倍的高频噪声是最具危险性的。
  2)减小信号传输中的畸变
  当高速信号(信号频率高=上升沿和下降沿快的信号)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PCB板上传输的铜膜线越短越好,过孔数目越少越好。典型值: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,这时需要对弱信号线进行隔离,方法是加一个接地的轮廓线将弱信号包围起来,或者是增加线间距离,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)减小来自电源的噪声
  电源在向系统提供能源的同时,也将其噪声加到所供电的系统中,系统中的复位、中断以及其它一些控制信号最易受外界噪声的干扰,所以,应该适当增加电容来滤掉这些来自电源的噪声。
  5)注意PCB板与元器件的高频特性
  在高频情况下,PCB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,就会产生效应,对内部产生电磁干扰,对外发射电磁波。一般情况下,过孔和焊盘会产生0.6pF的电容,一个集成电路的封装会产生2~6pF的电容,一个PCB板的接插件会产生520mH的电感,而一个DIP-24插座有18nH的电感,这些电容和电感对低时钟频率的电路没有任何影响,而对于高时钟频率的电路必须给予注意。
  6)元件布置要合理分区
  元件在电路板上排列的位置要充分考虑抗电磁干扰问题。原则之一就是各个元件之间的铜膜线要尽量的短,在布局上,要把模拟电路、数字电路和产生大噪声的电路(继电器、大电流开关等)合理分开,使它们相互之间的信号耦合最小。
  7)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。 &PCB板以外的引线要用屏蔽线,对于高频和数字信号,屏蔽两端都要接地,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。
  8)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PCB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。数字电路中典型的去耦电容为0.1μF,这样的电容有5nH的分布电感,可以对10MHz以下的噪声有较好的去耦作用。一般情况下,选择0.01~0.1μF &的电容都可以。
  一般要求没10片左右的集成电路增加一个10μF 的充放电电容。另外,在电源端、电路板的四角等位置应该跨接一个10~100μF 的电容。
  PCB板焊盘
  焊盘尺寸:焊盘的内孔尺寸必须从元件引线直径和公差尺寸以及镀锡层厚度、孔径公差、孔金属化电镀层厚度等方面考虑,通常情况下以金属引脚直径加上0.2mm作为焊盘的内孔直径。例如,电阻的金属引脚直径为0.5mm,则焊盘孔直径为0.7mm,而焊盘外径应该为焊盘孔径加1.2mm,最小应该为焊盘孔径加1.0mm。当焊盘直径为1.5mm时,为了增加焊盘的抗剥离强度,可采用方形焊盘。对于孔直径小于0.4mm的焊盘,焊盘外径/焊盘孔直径=0.5~3。对于孔直径大于2mm的焊盘,焊盘外径/焊盘孔直径=1.5~2。
  常用的焊盘尺寸:
  焊盘孔直径/mm
  0.4;0.5;0.6;0.8;1.0;1.2;1.6;2.0
  焊盘外径/mm
  1.5;1.5;2.0;2.0;2.5;3.0;3.5;4
  设计焊盘时的注意事项如下:
  1)焊盘孔边缘到PCB板边缘的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损。
  2)焊盘补泪滴,当与焊盘连接的铜膜线较细时,要将焊盘与铜膜线之间的连接设计成泪滴状,这样可以使焊盘不容易被剥离,而铜膜线与焊盘之间的连线不易断开。
  3)相邻的焊盘要避免有锐角。
  PCB板大面积填充
  PCB板上的大面积填充的目的有两个,一个是散热,另一个是用屏蔽减少干扰,为避免焊接时产生的热使电路板产生的气体无处排放而使铜膜脱落,应该在大面积填充上开窗,后者使填充为网格状。使用敷铜也可以达到抗干扰的目的,而且敷铜可以自动绕过焊盘并可连接地线。
  PCB板跨接线
  在单面PCB板的设计中,当有些铜膜无法连接时,通常的做法是使用跨接线,跨接线的长度应该选择如下几种:6mm、8mm和10mm。
  PCB板高频布线
  为了使高频PCB板的设计更合理,抗干扰性能更好,在进行PCB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
  走线必须按照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。
  3)走线长度
  走线长度越短越好,两根线并行距离越短越好。
  4)过孔数量
  过孔数量越少越好。
  5)层间布线方向
  层间布线方向应该取垂直方向,就是顶层为水平方向,底层为垂直方向,这样可以减小信号间的干扰。
  6)敷铜
  增加接地的敷铜可以减小信号间的干扰。
  7)包地
  对重要的信号线进行包地处理,可以显着提高该信号的抗干扰能力,当然还可以对干扰源进行包地处理,使其不能干扰其它信号。
  8)信号线
  信号走线不能环路,需要按照菊花链方式布线。
  9)去耦电容
  在集成电路的电源端跨接去耦电容。
  10)高频扼流
  数字地、模拟地等连接公共地线时要接高频扼流器件,一般是中心孔穿有导线的高频铁氧体磁珠。
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