【转】电路板绘制经验积累 （一至五）

一、印刷板设计要求
1、正确
这是印刷板设计最基本、最重要的要求，准确实现电源原理图的连接关系，避免短路和断路两个简单而致命的错误。这一基本要求是简单的手工设计和使用CAD软件设计的PCB不容易做到，一般产品要经过两轮以上的试制修改，功能强CAD该软件具有检证电气连接正确性的检验功能。
2、可靠
这是PCB高层设计要求。连接正确的电路板不一定可靠性好，例如板材选择不合理，板厚及安装固定不正确，元器件布局布线不当等都可能导致PCB工作不可靠，早期失败甚至根本无法正确工作。再如多层板和单、双面板相比，设计时要容易得多，但就可靠而言却不如单、双面板。从可靠性的角度来看，结构越简单，使用面越小，板层越少，可靠性越高。
3、合理
这是PCB更深层次的设计，更难满足要求。印刷板组件，从印刷板的制造、检验、组装、调试到整机组装、调试，直到使用和维护，都与印刷板的合理性密切相关，如板形状选择加工困难，引线孔组装困难太小，无试点高度困难，板外连接选择维护困难等。每一个困难都可能导致成本增加和工时延长。造成困难的每一个原因都来自于设计师的错误。没有绝对合理的设计，只有不断合理化的过程。它需要设计师的责任感和严谨的风格，以及在实践中总结和改进的经验。
4、经济
这是一个不难实现、不易实现但必须实现的目标。说不难，板材选择价格低，板材尺寸尽可能小，连接直焊线，表面涂层最便宜，选择价格最低的加工厂等，印刷板制造价格会下降。但别忘了，这些廉价的选择可能会导致工艺和可靠性差，增加制造和维护成本。整体经济不一定是分工的，所以不容易。必须是市场竞争的原则。竞争是无情的，先进的原则，高科技产品可能会因经济原因而死亡。
体会：
1.应有合理的方向：如输入/输出、交流/直流、强/弱信号、高频/低频、高压/低压等，其方向应为线性（或分离），不得相互融合。其目的是防止相互干扰。最好的方向是直线，但一般不容易实现。最不利的方向是环形。幸运的是，隔离可以改善。直流、小信号、低压PCB对设计的要求可低。所以合理是相对的。
2.选择好的接地点:不知道有多少工程技术人员讨论过小的接地点，说明它的重要性。一般要求共点地，如：前向放大器的多条地线在与干线地相连之前应汇合等。现实中，由于各种限制，很难完全做到，但要尽力遵循。这个问题在实践中是相当灵活的。每个人都有自己的解决方案。如果能解释具体的电路板，很容易理解。
3.合理布置电源滤波/退耦电容:一般只在原理图中画几个电源滤波/退耦电容，却没有指出它们应该连接在哪里。事实上，这些电容器是为开关设备（门电路）或其他需要滤波/解耦的部件设置的。这些电容器应尽可能靠近这些部件。如果它们太远，它们将无效。有趣的是，当电源滤波/退耦电容布置合理时，接地问题就不那么明显了。
4.线条讲究:有条件做宽的线条千万不要做细；高压和高频线应在花园内滑动，不得有尖锐的倒角或直角。地线应尽可能宽，最好大面积涂铜，大大改善了接地问题。
5、有些问题虽然发生在后期制作中，但却是PCB在设计中，它们是：过线孔过多，沉铜工艺稍有不慎就会埋下隐患。因此，在设计中应尽量减少过线孔。同向并行线密度过大，焊接时容易连接成一片。因此，线密度应根据焊接工艺的水平来确定。焊点距离过小，不利于人工焊接，只能降低工作效率来解决焊接质量。否则会留下隐患。因此，焊点的最小距离应综合考虑焊接人员的质量和工作效率。焊盘或过线孔尺寸过小，或焊盘尺寸与钻孔尺寸配合不当。前者不利于人工钻孔，后者不利于数控钻孔。很容易把焊盘钻成c形状，重则钻掉焊盘。导线太薄，大面积未布线区未设置铜，容易造成腐蚀不均匀。也就是说，当未布线区域腐蚀时，细导线很可能会过度腐蚀，或似乎断裂或完全断裂。因此，设置铜的作用不仅仅是增加地线面积和抗干扰。

二、Protel打印设置
SCH的打印设置较简单，在Margins的TopBottomLeftRight填上0，然后点击Refresh,这样可以最大限度地占用页面，使打印出来SCH图更大些。
PCB设置：打开File>SetupPrinter…打印前设置。
在弹出的PrinterSetup在菜单中，首先选择你的打印机：第一个是默认打印机，后两个是我们安装的打印机，（我的机器是这样的）两个后缀之一Final，一个是Composite，前者是指打印机一次只打印一层(不管你选了多少层，只打印几次)，后者是一次打印你选择的所有层次，根据需要自己选择！下一步：点击下面的Options按钮，设置属性。下一步：点击下面的Options按钮，设置属性。假设我们选择final然后进入Options设置，进入后的选项一般不动，Scale默认情况下，打印比例为1:1。如果你想打印一个完整的页面，你可以钩住那个小，哦！右边的ShowHole这很重要。如果你选择他，你可以打印电路板上的孔（如果你做光刻板，你必须选择这个，这很有帮助）。好吧，点击Setup纸张大小设置完成打印机Options。还没完呢！麻烦把！回到选择打印机属性的对话框，选择Layers，设置打印层，进去后，看看！熟悉吗！根据自己的需要进行选择。

三、常用的PCB库文件
1.\library\pcb\connectors目录中的元件数据库中包含的元件库中包含了绝大多数接插件元件PCB封装
1）.Dtypeconnectors.ddb,包含并口和串口接口元件的包装
2）.headers.ddb:含有各种插头元件的封装
2.\library\pcb\genericfootprints目录中数据库中包含的元件库中包含的大部分普通元件PCB封状
1）.generalic.ddb,含有CFP，DIP，JEDECA，LCC，DFP，ILEAD，SOCKET，PLCC包装电阻、电容器等部件
2）.internationalrectifiers.ddb,含有IR包装公司的整流桥、二极管等常用元件
3）.Miscellaneous.ddb,包装电阻、电容、二极管等
4）.PGA.ddb,含有PGA封装
5）.Transformers.ddb,包含变压器元件的包装
6）.Transistors.ddb包含晶体管元件的封装
3.\library\pcb\IPCfootprints包含在目录中的元件数据库中的绝大多数元件都包含在表面帖子元件的封装中

四、PCB电路抗干扰措施
印刷电路板的抗干扰设计与具体电路密切相关，仅在这里PCB一些常用的抗干扰设计措施。
1.电源线设计
根据印刷电路板的电流，尽量增加电源线的宽度，降低环路电阻。同时，使电源线和地线的方向与数据传输的方向一致，有助于提高抗噪声能力。
2.地线设计的原则
（1）数字地与模拟地分开。如果电路板上有逻辑电路和线性电路，则应尽可能分开。低频电路的地面应尽可能采用单点并联接地。当实际布线困难时，可部分串联，然后并联接地。高频电路应采用多点串联接地，地线应短而出租，高频元件周围应尽可能采用网格大面积地箔。
（2）接地线应尽可能粗。如果接地线使用非常缝纫的线，接地电位会随电流的变化而变化，从而降低抗噪性能。因此，应加厚接地线，使其能够通过印刷板上的允许电流的三倍。如有可能，接地线应为2~3mm以上。
(3)接地线构成闭环。印刷板仅由数字电路组成，其接地电路大多可以提高抗噪声能力。
3.配置退藕电容
PCB常规设计方法之一是在印刷板的各个关键部位配置适当的莲花电容器。莲花电容器的一般配置原则是：
(1)电源输入端跨接10~100uf电解电容器。如有可能，连接1000uF以上更好。
原则上，每个集成电路芯片都应该布置0.01pF如果印刷板的间隙不够，瓷片电容器可以每4次使用~8芯片布置1~10pF的钽电容。
(3)对于抗噪能力弱、关闭时电源变化大的装置，如RAM、ROM存储器件应直接进入芯片电源线和地线之间的莲藕电容器。
(4)电容引线不宜过长，尤其是高频旁路电容。
(5)印刷板中有接触器、继电器、按钮等元件时，操作时会产生较大的火花放电，必须使用RC电路吸收放电电流。一般R取1~2K，C取2.2~47UF。
(6)CMOS输入阻抗很高，容易感应，所以在使用时不需要端接地或正电源。

五、PCB布线原则
在PCB在设计中，布线是完成产品设计的重要步骤。可以说，前面的准备工作是为此做的，在整个过程中PCB在布线设计过程中，最高限度，技能最好，工作量最大。PCB布线有单面布线，双面布线和多层布线。还有两种布线方式：自动布线和交互式布线。自动布线前，可采用交互式提前布线，输入端与输出端边线应避免相邻平行，避免反射干扰。必要时应加地线隔离，两个相邻层的布线应相互垂直，平行时容易产生寄生耦合。
依靠良好的布局，可以提前设置自动布线的布通率，包括线路的弯曲次数、导孔的数量、步进的数量等。一般先探索布线，快速连接短线，然后进行迷宫布线，首先优化布线的全局布线路径，可根据需要断开布线。并尝试重新布线，以提高整体效果。
目前高密度PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了，它浪费了许多宝贵的布线通道。为了解决这一矛盾，出现了盲孔和埋孔技术。它不仅完成了导通孔的作用，而且节省了许多布线通道，使布线过程更加方便、流畅、完善，PCB板材的设计过程是一个复杂而简单的过程，要把握好，还需要广大电子工程设计师自己去体验，才能得到真谛。
1处理电源和地线

既使在整个PCB板内布线完成得很好，但由于电源，考虑不当造成的干扰会降低产品的性能，有时甚至影响产品的成功率。因此，应认真对待电源和地线的布线，尽量减少电源和地线产生的噪声干扰，以确保产品的质量。
对于每个从事电子产品设计的工程师来说，他们都了解地线和电源线之间噪声的原因，现在只表达降低抑制噪声：
众所周知，电源和地线之间增加了去耦电容。
尽量加宽电源和地线宽度，最好比电源线宽。它们的关系是:地线>电源线>信号线，通常信号线宽度为:0.2～0.3mm,最细宽可达0.05～0.07mm,电源线为1.2～2.5mm
数字电路PCB可用的宽地导线形成回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用) 
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。
2 数字电路与模拟电路的共地处理
现在有许多PCB不再是单一功能电路（数字或模拟电路），而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题，特别是地线上的噪音干扰。
数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强，对信号线来说，高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件，对地线来说，整人PCB 对外界只有一个结点，所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题，而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连，只是在PCB与外界连接的接口处（如插头等）。数字地与模拟地有一点短接，请注意，只有一个连接点。也有在PCB上不共地的，这由系统设计来决定。
3 信号线布在电（地）层上
在多层印制板布线时，由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多，再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量，成本也相应增加了，为解决这个矛盾，可以考虑在电（地）层上进行布线。首先应考虑用电源层，其次才是地层。因为最好是保留地层的完整性。
4 大面积导体中连接腿的处理
在大面积的接地（电）中，常用元器件的腿与其连接，对连接腿的处理需要进行综合的考虑，就电气性能而言，元件腿的焊盘与铜面满接为好，但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如：①焊接需要大功率加热器。②容易造成虚焊点。所以兼顾电气性能与工艺需要，做成十字花焊盘，称之为热隔离（heat shield）俗称热焊盘（Thermal），这样，可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少。多层板的接电（地）层腿的处理相同。
5 布线中网络系统的作用
在许多CAD系统中，布线是依据网络系统决定的。网格过密，通路虽然有所增加，但步进太小，图场的数据量过大，这必然对设备的存贮空间有更高的要求，同时也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响。而有些通路是无效的，如被元件腿的焊盘占用的或被安装孔、定们孔所占用的等。网格过疏，通路太少对布通率的影响极大。所以要有一个疏密合理的网格系统来支持布线的进行。
标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸(2.54mm),所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍数，如：0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。
6 设计规则检查（DRC）
布线设计完成后，需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求，一般检查有如下几个方面：
线与线，线与元件焊盘，线与贯通孔，元件焊盘与贯通孔，贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理，是否满足生产要求。 
电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合（低的波阻抗）？在PCB中是否还有能让地线加宽的地方。 
对于关键的信号线是否采取了最佳措施，如长度最短，加保护线，输入线及输出线被明显地分开。 
模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。 
后加在PCB中的图形（如图标、注标）是否会造成信号短路。 
对一些不理想的线形进行修改。 
在PCB上是否加有工艺线？阻焊是否符合生产工艺的要求，阻焊尺寸是否合适，字符标志是否压在器件焊盘上，以免影响电装质量。 
多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。