一般PCB基本設計流程如下:前期準備->PCB結構設計->PCB佈局->佈線->佈線優化和絲印->網路和DRC檢查和結構檢查->製版.
第一:前期準備.這包括準備元件庫和原理圖.“工欲善其事,必先利其器”,要做出一塊好的板子,除了要設計好原理之外,還要畫得好.在進行PCB設計之前,首先要準備好原理圖SCH的元件庫和PCB的元件庫.元件庫可以用peotel 自帶的庫,但一般情況下很難找到合適的,最好是自己根據所選器件的標準尺寸資料自己做元件庫.原則上先做PCB的元件庫,再做SCH的元件庫.PCB的元件庫要求較高,它直接影響板子的安裝;SCH的元件庫要求相對比較鬆,只要注意定義好管腳屬性和與PCB元件的對應關係就行.PS:注意標準庫中的隱藏管腳.之後就是原理圖的設計,做好後就準備開始做PCB設計了.
第二:PCB結構設計.這一步根據已經確定的電路板尺寸和各項機械定位,在PCB 設計環境下繪製PCB板面,並按定位要求放置所需的接外掛、按鍵/開關、螺絲孔、裝配孔等等.並充分考慮和確定佈線區域和非佈線區域(如螺絲孔周圍多大範圍屬於非佈線區域).
第三:PCB佈局.佈局說白了就是在板子上放器件.這時如果前面講到的準備工作都做好的話,就可以在原理圖上生成網路表(Design-> Create Netlist),之後在PCB圖上匯入網路表(Design->Load Nets).就看見器件嘩啦啦的全堆上去了,各管腳之間還有飛線提示連線.然後就可以對器件佈局了.一般佈局按如下原則進行:
①． 按電氣效能合理分割槽,一般分為:數位電路區(即怕干擾、又產生干擾)、類比電路區(怕干擾)、功率驅動區(干擾源);
②． 完成同一功能的電路,應儘量靠近放置,並調整各元器件以保證連線最為簡潔;同時,調整各功能塊間的相對位置使功能塊間的連線最簡潔;
③． 對於質量大的元器件應考慮安裝位置和安裝強度;發熱元件應與溫度敏感元件分開放置,必要時還應考慮熱對流措施;
④． I/O驅動器×靠拷∷宓謀摺⒖拷黿硬寮?BR> ⑤． 時鐘產生器(如:晶振或鍾振)要儘量靠近用到該時鐘的器件;
⑥． 在每個積體電路的電源輸入腳和地之間,需加一個去耦電容(一般採用高頻效能好的獨石電容);電路板空間較密時,也可在幾個積體電路周圍加一個鉭電容.
⑦． 繼電器線圈處要加放電二極體(1N4148即可);
⑧． 佈局要求要均衡,疏密有序,不能頭重腳輕或一頭沉
——需要特別注意,在放置元器件時,一定要考慮元器件的實際尺寸大小(所佔面積和高度)、元器件之間的相對位置,以保證電路板的電氣效能和生產安裝的可行性和便利性同時,應該在保證上面原則能夠體現的前提下,適當修改器件的擺放,使之整齊美觀,如同樣的器件要擺放整齊、方向一致,不能擺得“錯落有致” .
這個步驟關係到板子整體形象和下一步佈線的難易程度,所以一點要花大力氣去考慮.佈局時,對不太肯定的地方可以先作初步佈線,充分考慮.
第四:佈線.佈線是整個PCB設計中最重要的工序.這將直接影響著PCB板的效能好壞.在PCB的設計過程中,佈線一般有這麼三種境界的劃分:首先是布通,這時PCB設計時的最基本的要求.如果線路都沒布通,搞得到處是飛線,那將是一塊不合格的板子,可以說還沒入門.其次是電器效能的滿足.這是衡量一塊印刷電路板是否合格的標準.這是在布通之後,認真調整佈線,使其能達到最佳的電器效能.接著是美觀.假如你的佈線布通了,也沒有什麼影響電器效能的地方,但是一眼看過去雜亂無章的,加上五彩繽紛、花花綠綠的,那就算你的嘉立創WwW.sZ-JlC.cO電器效能怎麼好,在別人眼裡還是垃圾一塊.這樣給測試和維修帶來極大的不便.佈線要整齊劃一,不能縱橫交錯毫無章法.這些都要在保證電器效能和滿足其他個別要求的情況下實現,否則就是捨本逐末了.佈線時主要按以下原則進行:
①．一般情況下,首先應對電源線和地線進行佈線,以保證電路板的電氣效能.在條件允許的範圍內,儘量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬,它們的關係是:地線>電源線>訊號線,通常訊號線寬為:0.2~0.3mm,最細寬度可達0.05~0.07mm,電源線一般為1.2~2.5mm.對數位電路的 PCB可用寬的地導線組成一個迴路, 即構成一個地網來使用(類比電路的地則不能這樣使用)
②． 預先對要求比較嚴格的線(如高頻線)進行佈線,輸入端與輸出端的邊線應避免相鄰平行,以免產生反射干擾.必要時應加地線隔離,兩相鄰層的佈線要互相垂直,平行容易產生寄生耦合.
③． 振盪器外殼接地,時鐘線要儘量短,且不能引得到處都是.時鐘振盪電路下面、特殊高速邏輯電路部分要加大地的面積,而不應該走其它訊號線,以使周圍電場趨近於零;
④． 儘可能採用45º的折線佈線,不可使用90º折線,以減小高頻訊號的輻射;(要求高的線還要用雙弧線)
⑤． 任何訊號線都不要形成環路,如不可避免,環路應儘量小;訊號線的過孔要儘量少;
⑥． 關鍵的線儘量短而粗,並在兩邊加上保護地.
⑦． 通過扁平電纜傳送敏感訊號和噪聲場帶訊號時,要用“地線-訊號-地線”的方式引出.
⑧． 關鍵訊號應預留測試點,以方便生產和維修檢測用
⑨．原理圖佈線完成後,應對佈線進行優化;同時,經初步網路檢查和DRC檢查無誤後,對未佈線區域進行地線填充,用大面積銅層作地線用,在印製板上把沒被用上的地方都與地相連線作為地線用.或是做成多層板,電源,地線各佔用一層.
——PCB佈線工藝要求
①． 線
一般情況下,訊號線寬為0.3mm(12mil),電源線寬為0.77mm(30mil)或1.27mm(50mil);線與線之間和線與焊盤之間的距離大於等於0.33mm(13mil),實際應用中,條件允許時應考慮加大距離;
佈線密度較高時,可考慮(但不建議)採用IC腳間走兩根線,線的寬度為0.254mm(10mil),線間距不小於0.254mm(10mil).特殊情況下,當器件管腳較密,寬度較窄時,可按適當減小線寬和線間距.
②． 焊盤(PAD)
焊盤(PAD)與過渡孔(VIA)的基本要求是:盤的直徑比孔的直徑要大於0.6mm;例如,通用插腳式電阻、電容和積體電路等,採用盤/孔尺寸 1.6mm/0.8mm(63mil/32mil),插座、插針和二極體1N4007等,採用1.8mm/1.0mm(71mil/39mil).實際應用中,應根據實際元件的尺寸來定,有條件時,可適當加大焊盤尺寸;
PCB板上設計的元件安裝孔徑應比元件管腳的實際尺寸大0.2~0.4mm左右.
③． 過孔(VIA)
一般為1.27mm/0.7mm(50mil/28mil);
當佈線密度較高時,過孔尺寸可適當減小,但不宜過小,可考慮採用1.0mm/0.6mm(40mil/24mil).
④． 焊盤、線、過孔的間距要求
PAD and VIA : ≥ 0.3mm(12mil)
PAD and PAD : ≥ 0.3mm(12mil)
PAD and TRACK : ≥ 0.3mm(12mil)
TRACK and TRACK : ≥ 0.3mm(12mil)
密度較高時:
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:佈線優化和絲印.“沒有最好的,只有更好的”!不管你怎麼挖空心思的去設計,等你畫完之後,再去看一看,還是會覺得很多地方可以修改的.一般設計的經驗是:優化佈線的時間是初次佈線的時間的兩倍.感覺沒什麼地方需要修改之後,就可以鋪銅了(Place->polygon Plane).鋪銅一般鋪地線(注意模擬地和數字地的分離),多層板時還可能需要鋪電源.時對於絲印,要注意不能被器件擋住或被過孔和焊盤去掉.同時,設計時正視元件面,底層的字應做映象處理,以免混淆層面.
第六:網路和DRC檢查和結構檢查.首先,在確定電路原理圖設計無誤的前提下,將所生成的PCB網路檔案與原理圖網路檔案進行物理連線關係的網路檢查(NETCHECK),並根據輸出檔案結果及時對設計進行修正,以保證佈線連線關係的正確性;
網路檢查正確通過後,對PCB設計進行DRC檢查,並根據輸出檔案結果及時對設計進行修正,以保證PCB佈線的電氣效能.最後需進一步對PCB的機械安裝結構進行檢查和確認.
第七:製版.在此之前,最好還要有一個稽核的過程.
PCB設計是一個考心思的工作,誰的心思密,經驗高,設計出來的板子就好.所以設計時要極其細心,充分考慮各方面的因數(比如說便於維修和檢查這一項很多人就不去考慮),精益求精,就一定能設計出一個好板子.