一、印制板設(shè)計(jì)要求

1、正確

這是印制板設(shè)計(jì)最基本、最重要的要求，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)電原理圖的連接關(guān)系，避免出現(xiàn)“短路”和“斷路”這兩個(gè)簡(jiǎn)單而致命的錯(cuò)誤。這一基本要求在手工設(shè)計(jì)和用簡(jiǎn)單CAD軟件設(shè)計(jì)的PCB中并不容易做到，一般的產(chǎn)品都要經(jīng)過(guò)兩輪以上試制修改，功能較強(qiáng)的CAD軟件則有檢驗(yàn)功能，可以保證電氣連接的正確性。

2、可靠

這是PCB 設(shè)計(jì)中較高一層的要求。連接正確的電路板不一定可靠性好，例如板材選擇不合理，板厚及安裝固定不正確，元器件布局布線(xiàn)不當(dāng)?shù)榷伎赡軐?dǎo)致PCB不能可靠地工作，早期失效甚至根本不能正確工作。再如多層板和單、雙面板相比，設(shè)計(jì)時(shí)要容易得多，但就可靠而言卻不如單、雙面板。從可靠性的角度講，結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，使用面越小，板子層數(shù)越少，可靠性越高。

3、合理

這是PCB 設(shè)計(jì)中更深一層，更不容易達(dá)到的要求。一個(gè)印制板組件，從印制板的制造、檢驗(yàn)、裝配、調(diào)試到整機(jī)裝配、調(diào)試，直到使用維修，無(wú)不與印制板的合理與否息息相關(guān)，例如板子形狀選得不好加工困難，引線(xiàn)孔太小裝配困難，沒(méi)留試點(diǎn)高度困難，板外連接選擇不當(dāng)維修困難等等。每一個(gè)困難都可能導(dǎo)致成本增加，工時(shí)延長(zhǎng)。而每一個(gè)造成困難的原因都源于設(shè)計(jì)者的失誤。沒(méi)有絕對(duì)合理的設(shè)計(jì)，只有不斷合理化的過(guò)程。它需要設(shè)計(jì)者的責(zé)任心和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)，以及實(shí)踐中為斷總結(jié)、提高的經(jīng)驗(yàn)。

4、經(jīng)濟(jì)

這是一個(gè)不難達(dá)到、又不易達(dá)到，但必須達(dá)到的目標(biāo)。說(shuō)“不難”，板材選低價(jià)，板子尺寸盡量小，連接用直焊導(dǎo)線(xiàn)，表面涂覆用最便宜的，選擇價(jià)格最低的加工廠等等，印制板制造價(jià)格就會(huì)下降。但是不要忘記，這些廉價(jià)的選擇可能造成工藝性，可靠性變差，使制造費(fèi)用、維修費(fèi)用上升，總體經(jīng)濟(jì)性不一定分理處，因此說(shuō)“不易”。“必須”則是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的原則。競(jìng)爭(zhēng)是無(wú)情的，一個(gè)原理先進(jìn)，技術(shù)高新的產(chǎn)品可能因?yàn)榻?jīng)濟(jì)性原因夭折。

 

體會(huì)：

1、要有合理的走向：如輸入/輸出，交流/直流，強(qiáng)/弱信號(hào)，高頻/低頻，高壓/低壓等，它們的走向應(yīng)該是呈線(xiàn)形的(或分離)，不得相互交融。其目的是防止相互干擾。最好的走向是按直線(xiàn)，但一般不易實(shí)現(xiàn)，最不利的走向是環(huán)形，所幸的是可以設(shè)隔離帶來(lái)改善。對(duì)于是直流，小信號(hào)，低電壓PCB設(shè)計(jì)的要求可以低些。所以“合理”是相對(duì)的。

2、選擇好接地點(diǎn)：小小的接地點(diǎn)不知有多少工程技術(shù)人員對(duì)它做過(guò)多少論述，足見(jiàn)其重要性。一般情況下要求共點(diǎn)地，如：前向放大器的多條地線(xiàn)應(yīng)匯合后再與干線(xiàn)地相連等等?，F(xiàn)實(shí)中，因受各種限制很難完全辦到，但應(yīng)盡力遵循。這個(gè)問(wèn)題在實(shí)際中是相當(dāng)靈活的。每個(gè)人都有自己的一套解決方案。如能針對(duì)具體的電路板來(lái)解釋就容易理解。

3、合理布置電源濾波/退耦電容：一般在原理圖中僅畫(huà)出若干電源濾波/退耦電容，但未指出它們各自應(yīng)接于何處。其實(shí)這些電容是為開(kāi)關(guān)器件(門(mén)電路)或其它需要濾波/退耦的部件而設(shè)置的，布置這些電容就應(yīng)盡量靠近這些元部件，離得太遠(yuǎn)就沒(méi)有作用了。有趣的是，當(dāng)電源濾波/退耦電容布置的合理時(shí)，接地點(diǎn)的問(wèn)題就顯得不那么明顯。

4、線(xiàn)條有講究：有條件做寬的線(xiàn)決不做細(xì)；高壓及高頻線(xiàn)應(yīng)園滑，不得有尖銳的倒角，拐彎也不得采用直角。地線(xiàn)應(yīng)盡量寬，最好使用大面積敷銅，這對(duì)接地點(diǎn)問(wèn)題有相當(dāng)大的改善。

5、有些問(wèn)題雖然發(fā)生在后期制作中，但卻是PCB設(shè)計(jì)中帶來(lái)的，它們是：過(guò)線(xiàn)孔太多，沉銅工藝稍有不慎就會(huì)埋下隱患。所以，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減少過(guò)線(xiàn)孔。同向并行的線(xiàn)條密度太大，焊接時(shí)很容易連成一片。所以，線(xiàn)密度應(yīng)視焊接工藝的水平來(lái)確定。 焊點(diǎn)的距離太小，不利于人工焊接，只能以降低工效來(lái)解決焊接質(zhì)量。否則將留下隱患。所以，焊點(diǎn)的最小距離的確定應(yīng)綜合考慮焊接人員的素質(zhì)和工效。焊盤(pán)或過(guò)線(xiàn)孔尺寸太小，或焊盤(pán)尺寸與鉆孔尺寸配合不當(dāng)。前者對(duì)人工鉆孔不利，后者對(duì)數(shù)控鉆孔不利。容易將焊盤(pán)鉆成“c”形，重則鉆掉焊盤(pán)。導(dǎo)線(xiàn)太細(xì)，而大面積的未布線(xiàn)區(qū)又沒(méi)有設(shè)置敷銅，容易造成腐蝕不均勻。即當(dāng)未布線(xiàn)區(qū)腐蝕完后，細(xì)導(dǎo)線(xiàn)很有可能腐蝕過(guò)頭，或似斷非斷，或完全斷。所以，設(shè)置敷銅的作用不僅僅是增大地線(xiàn)面積和抗干擾。

 

二、Protel 打印設(shè)置

SCH的打印設(shè)置較簡(jiǎn)單，在Margins的Top Bottom Left Right內(nèi)全填上0然后點(diǎn)擊Refresh,這樣就能最大范圍的占用頁(yè)面，使打印出的SCH圖更大些。

PCB的設(shè)置：打開(kāi)File>Setup Printer…進(jìn)行打印前的設(shè)置。

在彈出的Printer Setup菜單中，要先選擇您的打印機(jī)：最先幾個(gè)是默認(rèn)的打印機(jī)，后面兩個(gè)是我們安裝了的打印機(jī)，（我的機(jī)子上是這樣）兩個(gè)中一個(gè)后綴為Final，一個(gè)是Composite，前一個(gè)的意思是打印機(jī)一次只打印一個(gè)層（不管您選了幾個(gè)層，只是分幾次打印而已），后一個(gè)是一次打印所有你選中的層面，根據(jù)需要自己選擇！下一步：點(diǎn)擊下方的Options按鈕，進(jìn)行屬性設(shè)置。假設(shè)我們選final然后進(jìn)入Options進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)入后的選項(xiàng)一般不用動(dòng)，Scale為打印比例，默認(rèn)的為1:1，如果想滿(mǎn)頁(yè)打印，就將那個(gè)小框打上鉤，哦！右邊的Show Hole蠻重要，選中他就可以把電路板上的孔打印出來(lái)（做光刻板就要選這個(gè)，有幫助），好了，點(diǎn)擊Setup進(jìn)行紙張大小設(shè)置就完成了打印機(jī) Options。還沒(méi)完呢！麻煩把！回到選打印機(jī)屬性的對(duì)話(huà)框，選擇Layers，進(jìn)行打印層的設(shè)置，進(jìn)去以后，看見(jiàn)了吧！是不是很熟悉呢！根據(jù)自己需要選擇吧。

 

三、常用的PCB庫(kù)文件

1.\library\pcb\connectors目錄下的元件數(shù)據(jù)庫(kù)所含的元件庫(kù)含有絕大部分接插件元件的PCB封裝

1）.D type connectors.ddb,含有并口，串口類(lèi)接口元件的封裝

2）.headers.ddb:含有各種插頭元件的封裝

2.\library\pcb\generic footprints目錄下的數(shù)據(jù)庫(kù)所含的元件庫(kù)含有絕大部分的普通元件的PCB封狀

1）.general ic.ddb,含有CFP，DIP，JEDECA，LCC，DFP，ILEAD，SOCKET，PLCC系列以及表面貼裝電阻，電容等元件封裝

2）.international rectifiers.ddb,含有IR公司的整流橋，二極管等常用元件的封裝

3）.Miscellaneous.ddb,含有電阻，電容，二極管等的封裝

4）.PGA.ddb,含有PGA封裝

5）.Transformers.ddb,含有變壓器元件的封裝

6）.Transistors.ddb含有晶體管元件的封裝

3.\library\pcb\IPC footprints目錄下的元件數(shù)據(jù)庫(kù)所含的元件庫(kù)中有絕大部分的表面帖裝元件的封裝

 

四、PCB及電路抗干擾措施

印制電路板的抗干擾設(shè)計(jì)與具體電路有著密切的關(guān)系，這里僅就PCB抗干擾設(shè)計(jì)的幾項(xiàng)常用措施做一些說(shuō)明。

1.電源線(xiàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)印制線(xiàn)路板電流的大小，盡量加租電源線(xiàn)寬度，減少環(huán)路電阻。同時(shí)、使電源線(xiàn)、地線(xiàn)的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。

2.地線(xiàn)設(shè)計(jì)的原則

(1)數(shù)字地與模擬地分開(kāi)。若線(xiàn)路板上既有邏輯電路又有線(xiàn)性電路，應(yīng)使它們盡量分開(kāi)。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線(xiàn)有困難時(shí)可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地，地線(xiàn)應(yīng)短而租，高頻元件周?chē)M量用柵格狀大面積地箔。

(2)接地線(xiàn)應(yīng)盡量加粗。若接地線(xiàn)用很紉的線(xiàn)條，則接地電位隨電流的變化而變化，使抗噪性能降低。因此應(yīng)將接地線(xiàn)加粗，使它能通過(guò)三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線(xiàn)應(yīng)在2~3mm以上。

(3)接地線(xiàn)構(gòu)成閉環(huán)路。只由數(shù)字電路組成的印制板，其接地電路布成團(tuán)環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。

3.退藕電容配置

PCB設(shè)計(jì)的常規(guī)做法之一是在印制板的各個(gè)關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐伺弘娙?。退藕電容的一般配置原則是：

(1)電源輸入端跨接10~100uf的電解電容器。如有可能，接100uF以上的更好。

(2)原則上每個(gè)集成電路芯片都應(yīng)布置一個(gè)0.01pF的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每4~8個(gè)芯片布置一個(gè)1~10pF的鉭電容。

(3)對(duì)于抗噪能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件，如RAM、ROM存儲(chǔ)器件，應(yīng)在芯片的電源線(xiàn)和地線(xiàn)之間直接接入退藕電容。

(4)電容引線(xiàn)不能太長(zhǎng)，尤其是高頻旁路電容不能有引線(xiàn)。

(5)在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時(shí)．操作它們時(shí)均會(huì)產(chǎn)生較大火花放電，必須采用RC電路來(lái)吸收放電電流。一般R取1~2K，C取2.2~47UF。

(6) CMOS的輸入阻抗很高，且易受感應(yīng)，因此在使用時(shí)對(duì)不用端要接地或接正電源。

 

五、PCB布線(xiàn)原則

在PCB設(shè)計(jì)中，布線(xiàn)是完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟，可以說(shuō)前面的準(zhǔn)備工作都是為它而做的，在整個(gè)PCB中，以布線(xiàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程限定最高，技巧最細(xì)、工作量最大。PCB布線(xiàn)有單面布線(xiàn)、 雙面布線(xiàn)及多層布線(xiàn)。布線(xiàn)的方式也有兩種：自動(dòng)布線(xiàn)及交互式布線(xiàn)，在自動(dòng)布線(xiàn)之前，可以用交互式預(yù)先對(duì)要求比較嚴(yán)格的線(xiàn)進(jìn)行布線(xiàn)，輸入端與輸出端的邊線(xiàn)應(yīng)避免相鄰平行， 以免產(chǎn)生反射干擾。必要時(shí)應(yīng)加地線(xiàn)隔離，兩相鄰層的布線(xiàn)要互相垂直，平行容易產(chǎn)生寄生耦合。

自動(dòng)布線(xiàn)的布通率，依賴(lài)于良好的布局，布線(xiàn)規(guī)則可以預(yù)先設(shè)定， 包括走線(xiàn)的彎曲次數(shù)、導(dǎo)通孔的數(shù)目、步進(jìn)的數(shù)目等。一般先進(jìn)行探索式布經(jīng)線(xiàn)，快速地把短線(xiàn)連通，然后進(jìn)行迷宮式布線(xiàn)，先把要布的連線(xiàn)進(jìn)行全局的布線(xiàn)路徑優(yōu)化，它可以根據(jù)需要斷開(kāi)已布的線(xiàn)。 并試著重新再布線(xiàn)，以改進(jìn)總體效果。

對(duì)目前高密度的PCB設(shè)計(jì)已感覺(jué)到貫通孔不太適應(yīng)了， 它浪費(fèi)了許多寶貴的布線(xiàn)通道，為解決這一矛盾，出現(xiàn)了盲孔和埋孔技術(shù)，它不僅完成了導(dǎo)通孔的作用，還省出許多布線(xiàn)通道使布線(xiàn)過(guò)程完成得更加方便，更加流暢，更為完善，PCB 板的設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜而又簡(jiǎn)單的過(guò)程，要想很好地掌握它，還需廣大電子工程設(shè)計(jì)人員去自已體會(huì)，才能得到其中的真諦。

 

1 、電源、地線(xiàn)的處理

既使在整個(gè)PCB板中的布線(xiàn)完成得都很好，但由于電源、 地線(xiàn)的考慮不周到而引起的干擾，會(huì)使產(chǎn)品的性能下降，有時(shí)甚至影響到產(chǎn)品的成功率。所以對(duì)電源、地線(xiàn)的布線(xiàn)要認(rèn)真對(duì)待，把電源、地線(xiàn)所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

對(duì)每個(gè)從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程人員來(lái)說(shuō)都明白地線(xiàn)與電源線(xiàn)之間噪音所產(chǎn)生的原因，現(xiàn)只對(duì)降低式抑制噪音作以表述：

眾所周知的是在電源、地線(xiàn)之間加上去耦電容。

盡量加寬電源、地線(xiàn)寬度，最好是地線(xiàn)比電源線(xiàn)寬，它們的關(guān)系是：地線(xiàn)＞電源線(xiàn)＞信號(hào)線(xiàn)，通常信號(hào)線(xiàn)寬為：0.2～0.3mm,最經(jīng)細(xì)寬度可達(dá)0.05～0.07mm,電源線(xiàn)為1.2～2.5 mm

對(duì)數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線(xiàn)組成一個(gè)回路, 即構(gòu)成一個(gè)地網(wǎng)來(lái)使用(模擬電路的地不能這樣使用)

用大面積銅層作地線(xiàn)用,在印制板上把沒(méi)被用上的地方都與地相連接作為地線(xiàn)用?；蚴亲龀啥鄬影澹娫?，地線(xiàn)各占用一層。

 

2、數(shù)字電路與模擬電路的共地處理

現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路（數(shù)字或模擬電路），而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的。因此在布線(xiàn)時(shí)就需要考慮它們之間互相干擾問(wèn)題，特別是地線(xiàn)上的噪音干擾。

數(shù)字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強(qiáng)，對(duì)信號(hào)線(xiàn)來(lái)說(shuō)，高頻的信號(hào)線(xiàn)盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件，對(duì)地線(xiàn)來(lái)說(shuō)，整人PCB 對(duì)外界只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)，所以必須在PCB內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù)、模共地的問(wèn)題，而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實(shí)際上是分開(kāi)的它們之間互不相連，只是在PCB與外界連接的接口處（如插頭等）。數(shù)字地與模擬地有一點(diǎn)短接，請(qǐng)注意，只有一個(gè)連接點(diǎn)。也有在PCB上不共地的，這由系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)決定。

 

3、信號(hào)線(xiàn)布在電（地）層上

在多層印制板布線(xiàn)時(shí)，由于在信號(hào)線(xiàn)層沒(méi)有布完的線(xiàn)剩下已經(jīng)不多，再多加層數(shù)就會(huì)造成浪費(fèi)也會(huì)給生產(chǎn)增加一定的工作量，成本也相應(yīng)增加了，為解決這個(gè)矛盾，可以考慮在電（地）層上進(jìn)行布線(xiàn)。首先應(yīng)考慮用電源層，其次才是地層。因?yàn)樽詈檬潜Ａ舻貙拥耐暾浴?/p>

 

4、大面積導(dǎo)體中連接腿的處理

在大面積的接地（電）中，常用元器件的腿與其連接，對(duì)連接腿的處理需要進(jìn)行綜合的考慮，就電氣性能而言，元件腿的焊盤(pán)與銅面滿(mǎn)接為好，但對(duì)元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如：①焊接需要大功率加熱器。②容易造成虛焊點(diǎn)。所以兼顧電氣性能與工藝需要，做成十字花焊盤(pán)，稱(chēng)之為熱隔離（heat shield）俗稱(chēng)熱焊盤(pán)（Thermal），這樣，可使在焊接時(shí)因截面過(guò)分散熱而產(chǎn)生虛焊點(diǎn)的可能性大大減少。多層板的接電（地）層腿的處理相同。

 

5、布線(xiàn)中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用

在許多CAD系統(tǒng)中，布線(xiàn)是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)決定的。網(wǎng)格過(guò)密，通路雖然有所增加，但步進(jìn)太小，圖場(chǎng)的數(shù)據(jù)量過(guò)大，這必然對(duì)設(shè)備的存貯空間有更高的要求，同時(shí)也對(duì)象計(jì)算機(jī)類(lèi)電子產(chǎn)品的運(yùn)算速度有極大的影響。而有些通路是無(wú)效的，如被元件腿的焊盤(pán)占用的或被安裝孔、定們孔所占用的等。網(wǎng)格過(guò)疏，通路太少對(duì)布通率的影響極大。所以要有一個(gè)疏密合理的網(wǎng)格系統(tǒng)來(lái)支持布線(xiàn)的進(jìn)行。

標(biāo)準(zhǔn)元器件兩腿之間的距離為0.1英寸(2.54mm),所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)一般就定為0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍數(shù)，如：0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。

 

6、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DRC）

布線(xiàn)設(shè)計(jì)完成后，需認(rèn)真檢查布線(xiàn)設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)者所制定的規(guī)則，同時(shí)也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求，一般檢查有如下幾個(gè)方面：

線(xiàn)與線(xiàn)，線(xiàn)與元件焊盤(pán)，線(xiàn)與貫通孔，元件焊盤(pán)與貫通孔，貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。

電源線(xiàn)和地線(xiàn)的寬度是否合適，電源與地線(xiàn)之間是否緊耦合（低的波阻抗）？在PCB中是否還有能讓地線(xiàn)加寬的地方。

對(duì)于關(guān)鍵的信號(hào)線(xiàn)是否采取了最佳措施，如長(zhǎng)度最短，加保護(hù)線(xiàn)，輸入線(xiàn)及輸出線(xiàn)被明顯地分開(kāi)。

模擬電路和數(shù)字電路部分，是否有各自獨(dú)立的地線(xiàn)。

后加在PCB中的圖形（如圖標(biāo)、注標(biāo)）是否會(huì)造成信號(hào)短路。

對(duì)一些不理想的線(xiàn)形進(jìn)行修改。

在PCB上是否加有工藝線(xiàn)？阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求，阻焊尺寸是否合適，字符標(biāo)志是否壓在器件焊盤(pán)上，以免影響電裝質(zhì)量。

多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小，如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。

 

六、關(guān)于濾波

濾波技術(shù)是抑制干擾的一種有效措施，尤其是在對(duì)付開(kāi)關(guān)電源EMI信號(hào)的傳導(dǎo)干擾和某些輻射干擾方面，具有明顯的效果。

任何電源線(xiàn)上傳導(dǎo)干擾信號(hào)，均可用差模和共模干擾信號(hào)來(lái)表示。

差模干擾在兩導(dǎo)線(xiàn)之間傳輸，屬于對(duì)稱(chēng)性干擾；共模干擾在導(dǎo)線(xiàn)與地(機(jī)殼)之間傳輸，屬于非對(duì)稱(chēng)性干擾。在一般情況下，差模干擾幅度小、頻率低、所造成的干擾較小，共模干擾幅度大、頻率高，還可以通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生輻射，所造成的干擾較大。因此，欲削弱傳導(dǎo)干擾，把EMI信號(hào)控制在有關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限電平以下。除抑制干擾源以外，最有效的方法就是在開(kāi)關(guān)源輸入和輸出電路中加裝EMI濾波器。一般設(shè)備的工作頻率約為10～50 kHz。EMC很多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的傳導(dǎo)干擾電平的極限值都是從10 kHz算起。對(duì)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的高頻段EMI信號(hào)，只要選擇相應(yīng)的去耦電路或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的EMI濾波器，就不難滿(mǎn)足符合EMC標(biāo)準(zhǔn)的濾波效果。 

1 .1瞬態(tài)干擾

是指交流電網(wǎng)上出現(xiàn)的浪涌電壓、振鈴電壓、火花放電等瞬間干擾信號(hào)，其特點(diǎn)是作用時(shí)間極短，但電壓幅度高、瞬態(tài)能量大。瞬態(tài)干擾會(huì)造成單片開(kāi)關(guān)電源輸出電壓的波動(dòng)；當(dāng)瞬態(tài)電壓疊加在整流濾波后的直流輸入電壓ＶＩ上，使ＶＩ超過(guò)內(nèi)部功率開(kāi)關(guān)管的漏－源擊穿電壓Ｖ（ＢＲ）ＤＳ時(shí)，還會(huì)損壞ＴＯＰＳｗｉｔｃｈ芯片，因此必須采用抑制措施。通常，靜電放電（ESD）和電快速瞬變脈沖群（EFT）對(duì)數(shù)字電路的危害甚于其對(duì)模擬電路的影響。靜電放電在5 — 200MHz的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的射頻輻射。此輻射能量的峰值經(jīng)常出現(xiàn)在35MHz — 45MHz之間發(fā)生自激振蕩。許多I/O電纜的諧振頻率也通常在這個(gè)頻率范圍內(nèi)，結(jié)果，電纜中便串入了大量的靜電放電輻射能量。當(dāng)電纜暴露在4 — 8kV靜電放電環(huán)境中時(shí)，I/O電纜終端負(fù)載上可以測(cè)量到的感應(yīng)電壓可達(dá)到600V。這個(gè)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了典型數(shù)字的門(mén)限電壓值0.4V。典型的感應(yīng)脈沖持續(xù)時(shí)間大約為400納秒。將I/O電纜屏蔽起來(lái)，且將其兩端接地，使內(nèi)部信號(hào)引線(xiàn)全部處于屏蔽層內(nèi)，可以將干擾減小60 — 70dB，負(fù)載上的感應(yīng)電壓只有0.3V或更低。電快速瞬變脈沖群也產(chǎn)生相當(dāng)強(qiáng)的輻射發(fā)射，從而耦合到電纜和機(jī)殼線(xiàn)路。電源線(xiàn)濾波器可以對(duì)電源進(jìn)行保護(hù)。線(xiàn) — 地之間的共模電容是抑制這種瞬態(tài)干擾的有效器件，它使干擾旁路到機(jī)殼，而遠(yuǎn)離內(nèi)部電路。當(dāng)這個(gè)電容的容量受到泄漏電流的限制而不能太大時(shí)，共模扼流圈必須提供更大的保護(hù)作用。這通常要求使用專(zhuān)門(mén)的帶中心抽頭的共模扼流圈，中心抽頭通過(guò)一只電容（容量由泄漏電流決定）連接到機(jī)殼。共模扼流圈通常繞在高導(dǎo)磁率鐵氧體芯上，其典型電感值為15 ～ 20mH。

 

1.2傳導(dǎo)的抑制

往往單純采用屏蔽不能提供完整的電磁干擾防護(hù)，因?yàn)樵O(shè)備或系統(tǒng)上的電纜才是最有效的干擾接收與發(fā)射天線(xiàn)。許多設(shè)備單臺(tái)做電磁兼容實(shí)驗(yàn)時(shí)都沒(méi)有問(wèn)題，但當(dāng)兩臺(tái)設(shè)備連接起來(lái)以后，就不滿(mǎn)足電磁兼容的要求了，這就是電纜起了接收和輻射天線(xiàn)的作用。唯一的措施就是加濾波器，切斷電磁干擾沿信號(hào)線(xiàn)或電源線(xiàn)傳播的路徑，與屏蔽共同夠成完善的電磁干擾防護(hù)，無(wú)論是抑制干擾源、消除耦合或提高接收電路的抗能力，都可以采用濾波技術(shù)。針對(duì)不同的干擾，應(yīng)采取不同的抑制技術(shù)，由簡(jiǎn)單的線(xiàn)路清理，至單個(gè)元件的干擾抑制器、濾波器和變壓器，再至比較復(fù)雜的穩(wěn)壓器和凈化電源，以及價(jià)格昂貴而性能完善的不間斷電源，下面分別作簡(jiǎn)要敘述。

 

1.3 專(zhuān)用線(xiàn)路

只要通過(guò)對(duì)供電線(xiàn)路的簡(jiǎn)單清理就可以取得一定的干擾抑制效果。如在三相供電線(xiàn)路中認(rèn)定一相作為干擾敏感設(shè)備的供電電源；以另一相作為外部設(shè)備的供電電源；再以一相作為常用測(cè)試儀器或其他輔助設(shè)備的供電電源。這樣的處理可避免設(shè)備間的一些相互干擾，也有利于三相平衡。值得一提的是在現(xiàn)代電子設(shè)備系統(tǒng)中，由于配電線(xiàn)路中非線(xiàn)性負(fù)載的使用，造成線(xiàn)路中諧波電流的存在，而零序分量諧波在中線(xiàn)里不能相互抵消，反而是疊加，因此過(guò)于纖細(xì)的中線(xiàn)會(huì)造成線(xiàn)路阻抗的增加，干擾也將增加。同時(shí)過(guò)細(xì)的中線(xiàn)還會(huì)造成中線(xiàn)過(guò)熱。

 

1.4 瞬變干擾抑制器

屬瞬變干擾抑制器的有氣體放電管、金屬氧化物壓敏電阻、硅瞬變吸收二極管和固體放電管等多種。其中金屬氧化物壓敏電阻和硅瞬變吸收二極管的工作有點(diǎn)象普通的穩(wěn)壓管，是箝位型的干擾吸收器件；而氣體放電管和固體放電管是能量轉(zhuǎn)移型干擾吸收器件（以氣體放電管為例，當(dāng)出現(xiàn)在放電管兩端的電壓超過(guò)放電管的著火電壓時(shí)，管內(nèi)的氣體發(fā)生電離，在兩電極間產(chǎn)生電弧。由于電弧的壓降很低，使大部分瞬變能量得以轉(zhuǎn)移，從而保護(hù)設(shè)備免遭瞬變電壓破壞）。瞬變干擾抑制器與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)使用。

 

1.5氣體放電管

氣體放電管也稱(chēng)避雷管，目前常用于程控交換機(jī)上。避雷管具有很強(qiáng)的浪涌吸收能力，很高的絕緣電阻和很小的寄生電容，對(duì)正常工作的設(shè)備不會(huì)帶來(lái)任何有害影響。但它對(duì)浪涌的起弧響應(yīng)，與對(duì)直流電壓的起弧響應(yīng)之間存在很大差異。例如90V氣體放電管對(duì)直流的起弧電壓就是90V，而對(duì)5kV/μs的浪涌起弧電壓最大值可能達(dá)到1000V。這表明氣體放電管對(duì)浪涌電壓的響應(yīng)速度較低。故它比較適合作為線(xiàn)路和設(shè)備的一次保護(hù)。此外，氣體放電管的電壓檔次很少。

 

1.6金屬氧化物壓敏電阻

由于價(jià)廉，壓敏電阻是目前廣泛應(yīng)用的瞬變干擾吸收器件。描述壓敏電阻性能的主要參數(shù)是壓敏電阻的標(biāo)稱(chēng)電壓和通流容量即浪涌電流吸收能力。前者是使用者經(jīng)常易弄混淆的一個(gè)參數(shù)。壓敏電阻標(biāo)稱(chēng)電壓是指在恒流條件下（外徑為7mm以下的壓敏電阻取0.1mA；7mm以上的取1mA）出現(xiàn)在壓敏電阻兩端的電壓降。由于壓敏電阻有較大的動(dòng)態(tài)電阻，在規(guī)定形狀的沖擊電流下（通常是8/20μs的標(biāo)準(zhǔn)沖擊電流）出現(xiàn)在壓敏電阻兩端的電壓（亦稱(chēng)是最大限制電壓）大約是壓敏電阻標(biāo)稱(chēng)電壓的1.8～2倍（此值也稱(chēng)殘壓比）。這就要求使用者在選擇壓敏電阻時(shí)事先有所估計(jì)，對(duì)確有可能遇到較大沖擊電流的場(chǎng)合，應(yīng)選擇使用外形尺寸較大的器件（壓敏電阻的電流吸收能力正比于器件的通流面積，耐受電壓正比于器件厚度，而吸收能量正比于器件體積）。使用壓敏電阻要注意它的固有電容。根據(jù)外形尺寸和標(biāo)稱(chēng)電壓的不同，電容量在數(shù)千至數(shù)百pF之間，這意味著壓敏電阻不適宜在高頻場(chǎng)合下使用，比較適合于在工頻場(chǎng)合，如作為晶閘管和電源進(jìn)線(xiàn)處作保護(hù)用。特別要注意的是，壓敏電阻對(duì)瞬變干擾吸收時(shí)的高速性能（達(dá)ns)級(jí)，故安裝壓敏電阻必須注意其引線(xiàn)的感抗作用，過(guò)長(zhǎng)的引線(xiàn)會(huì)引入由于引線(xiàn)電感產(chǎn)生的感應(yīng)電壓（在示波器上，感應(yīng)電壓呈尖刺狀）。引線(xiàn)越長(zhǎng)，感應(yīng)電壓也越大。為取得滿(mǎn)意的干擾抑制效果，應(yīng)盡量縮短其引線(xiàn)。關(guān)于壓敏電阻的電壓選擇，要考慮被保護(hù)線(xiàn)路可能有的電壓波動(dòng)（一般取1.2～1.4倍）。如果是交流電路，還要注意電壓有效值與峰值之間的關(guān)系。所以對(duì) 220V線(xiàn)路，所選壓敏電阻的標(biāo)稱(chēng)電壓應(yīng)當(dāng)是220×1.4×1.4≈430V。此外，就壓敏電阻的電流吸收能力來(lái)說(shuō)，1kA（對(duì)8/20μs的電流波）用在晶閘管保護(hù)上，3kA用在電器設(shè)備的浪涌吸收上；5kA用在雷擊及電子設(shè)備的過(guò)壓吸收上；10kA用在雷擊保護(hù)上。壓敏電阻的電壓檔次較多，適合作設(shè)備的一次或二次保護(hù)。

 

1.7硅瞬變電壓吸收二極管（TVS管）

硅瞬變電壓吸收二極管具有極快的響應(yīng)時(shí)間（亞納秒級(jí)）和相當(dāng)高的浪涌吸收能力，及極多的電壓檔次?？捎糜诒Ｗo(hù)設(shè)備或電路免受靜電、電感性負(fù)載切換時(shí)產(chǎn)生的瞬變電壓，以及感應(yīng)雷所產(chǎn)生的過(guò)電壓。 TVS管有單方向（單個(gè)二極管）和雙方向（兩個(gè)背對(duì)背連接的二極管）兩種，它們的主要參數(shù)是擊穿電壓、漏電流和電容。使用中TVS管的擊穿電壓要比被保護(hù)電路工作電壓高10％左右，以防止因線(xiàn)路工作電壓接近TVS擊穿電壓，使TVS漏電流影響電路正常工作；也避免因環(huán)境溫度變化導(dǎo)致TVS管擊穿電壓落入線(xiàn)路正常工作電壓的范圍。 TVS管有多種封裝形式，如軸向引線(xiàn)產(chǎn)品可用在電源饋線(xiàn)上；雙列直插的和表面貼裝的適合于在印刷板上作為邏輯電路、I/O總線(xiàn)及數(shù)據(jù)總線(xiàn)的保護(hù)。 TVS管在使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)： ·對(duì)瞬變電壓的吸收功率（峰值）與瞬變電壓脈沖寬度間的關(guān)系。手冊(cè)給的只是特定脈寬下的吸收功率（峰值），而實(shí)際線(xiàn)路中的脈沖寬度則變化莫測(cè)，事前要有估計(jì)。對(duì)寬脈沖應(yīng)降額使用。 ·對(duì)小電流負(fù)載的保護(hù)，可有意識(shí)地在線(xiàn)路中增加限流電阻，只要限流電阻的阻值適當(dāng)，不會(huì)影響線(xiàn)路的正常工作，但限流電阻對(duì)干擾所產(chǎn)生的電流卻會(huì)大大減小。這就有可能選用峰值功率較小的TVS管來(lái)對(duì)小電流負(fù)載線(xiàn)路進(jìn)行保護(hù)。 ·對(duì)重復(fù)出現(xiàn)的瞬變電壓的抑制，尤其值得注意的是TVS管的穩(wěn)態(tài)平均功率是否在安全范圍之內(nèi)。 ·作為半導(dǎo)體器件的TVS管，要注意環(huán)境溫度升高時(shí)的降額使用問(wèn)題。 ·特別要注意TVS管的引線(xiàn)長(zhǎng)短，以及它與被保護(hù)線(xiàn)路的相對(duì)距離。 ·當(dāng)沒(méi)有合適電壓的TVS管供采用時(shí)，允許用多個(gè)TVS管串聯(lián)使用。串聯(lián)管的最大電流決定于所采用管中電流吸收能力最小的一個(gè)。而峰值吸收功率等于這個(gè)電流與串聯(lián)管電壓之和的乘積。 ·TVS管的結(jié)電容是影響它在高速線(xiàn)路中使用的關(guān)鍵因素，在這種情況下，一般用一個(gè)TVS管與一個(gè)快恢復(fù)二極管以背對(duì)背的方式連接，由于快恢復(fù)二極管有較小的結(jié)電容，因而二者串聯(lián)的等效電容也較小，可滿(mǎn)足高頻使用的要求。 ·固體放電管 固體放電管是一種較新的瞬變干擾吸收器件，具有響應(yīng)速度較快（10～20ns級(jí)）、吸收電流較大、動(dòng)作電壓穩(wěn)定和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。固體放電管與氣體放電管同屬能量轉(zhuǎn)移型。圖2.2為其伏安特性。當(dāng)外界干擾低于觸發(fā)電壓時(shí)，管子呈截止?fàn)睢Ｒ坏└蓴_超出觸發(fā)電壓時(shí)，伏安特性發(fā)生轉(zhuǎn)折，進(jìn)入負(fù)阻區(qū)，此時(shí)電流極大，而導(dǎo)通電阻極小，使干擾能量得以轉(zhuǎn)移。隨著干擾減小，通過(guò)放電管電流的回落，當(dāng)放電管的通過(guò)電流低于維持電流時(shí)，放電管就迅速走出低阻區(qū)，而回到高阻態(tài)，完成一次放電過(guò)程。固體放電管的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它的短路失效模式（器件失效時(shí)，兩電極間呈短路狀），為不少應(yīng)用場(chǎng)合所必須，已在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。固體放電管的電壓檔次較少，比較適合于作網(wǎng)絡(luò)、通信設(shè)備，乃至部件一級(jí)的保護(hù)。

 

七、PCB使用技巧

1、元器件標(biāo)號(hào)自動(dòng)產(chǎn)生或已有的元器件標(biāo)號(hào)取消重來(lái)

Tools工具|Annotate…注釋

All Part：為所有元器件產(chǎn)生標(biāo)號(hào)

Reset Designators：撤除所有元器件標(biāo)號(hào)

 

2、單面板設(shè)置：

Design設(shè)計(jì)|Rules…規(guī)則|Routing layers

Toplayer設(shè)為NotUsed

Bottomlayer設(shè)為Any

 

3、自動(dòng)布線(xiàn)前設(shè)定好電源線(xiàn)加粗

Design設(shè)計(jì)|Rules…規(guī)則|Width Constraint

增加：NET,選擇網(wǎng)絡(luò)名VCC GND，線(xiàn)寬設(shè)粗

 

4、PCB封裝更新，只要在原封裝上右鍵彈出窗口內(nèi)的footprint改為新的封裝號(hào)

 

5、100mil=2.54mm;1mil=1/1000英寸

 

6、快捷鍵"M"，下拉菜單內(nèi)的Dram Track End 拖拉端點(diǎn)＝＝＝＝拉PCB內(nèi)連線(xiàn)的一端點(diǎn)處繼續(xù)連線(xiàn)。

 

7、定位孔的放置

在KeepOutLayer層（禁止布線(xiàn)層）中畫(huà)一個(gè)圓，Place|Arc(圓心弧)center,然后調(diào)整其半徑和位置

 

8、設(shè)置圖紙參數(shù)

Design|Options|Sheet Options

(1)設(shè)置圖紙尺寸：Standard Sytle選擇

(2)設(shè)定圖紙方向：Orientation選項(xiàng)----Landscape(小平方向)----Portrait(垂直方向)

(3)設(shè)置圖紙標(biāo)題欄(Title BlocK):選擇Standard為標(biāo)準(zhǔn)型，ANSI為美國(guó)國(guó)家協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)型

(4)設(shè)置顯示參考邊框Show Reference Zones

(5)設(shè)置顯示圖紙邊框Show Border

(6)設(shè)置顯示圖紙模板圖形Show Template Graphics

(7)設(shè)置圖紙柵格Grids

鎖定柵格Snap On,可視柵格設(shè)定Visible

(8)設(shè)置自動(dòng)尋找電器節(jié)點(diǎn)

 

10、元件旋轉(zhuǎn)：

Space鍵：被選中元件逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90

在PCB中反轉(zhuǎn)器件(如數(shù)碼管)，選中原正向器件，在拖動(dòng)或選中狀態(tài)下，

X鍵：使元件左右對(duì)調(diào)（水平面）；Y鍵：使元件上下對(duì)調(diào)（垂直面）

 

11、元件屬性：

Lib Ref:元件庫(kù)中的型號(hào)，不允件修改

Footprint:元件的封裝形式

Designator:元件序號(hào)如U1

Part type：元件型號(hào)（如芯片名AT89C52 或電阻阻值10K等等）（在原理圖中是這樣，在PCB中此項(xiàng)換為Comment）

 

12、生成元件列表(即元器件清單)Reports|Bill of Material

 

13、原理圖電氣法則測(cè)試(Electrical Rules Check)即ERC

是利用電路設(shè)計(jì)軟件對(duì)用戶(hù)設(shè)計(jì)好的電路進(jìn)行測(cè)試，以便能夠檢查出人為的錯(cuò)誤或疏忽。

原理圖繪制窗中Tools工具|ERC…電氣規(guī)則檢查

ERC對(duì)話(huà)框各選項(xiàng)定義：

Multiple net names on net:檢測(cè)“同一網(wǎng)絡(luò)命名多個(gè)網(wǎng)絡(luò)名稱(chēng)”的錯(cuò)誤

Unconnected net labels:“未實(shí)際連接的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)”的警告性檢查

Unconnected power objects:“未實(shí)際連接的電源圖件”的警告性檢查

Duplicate sheet mnmbets:檢測(cè)“電路圖編號(hào)重號(hào)”

Duplicate component designator:“元件編號(hào)重號(hào)”

bus label format errors:“總線(xiàn)標(biāo)號(hào)格式錯(cuò)誤”

Floating input pins:“輸入引腳浮接”

Suppress warnings:“檢測(cè)項(xiàng)將忽略所有的警告性檢測(cè)項(xiàng)，不會(huì)顯示具有警告性錯(cuò)誤的測(cè)試報(bào)告”

Create report file:“執(zhí)行完測(cè)試后程序是否自動(dòng)將測(cè)試結(jié)果存在報(bào)告文件中”

Add error markers:是否會(huì)自動(dòng)在錯(cuò)誤位置放置錯(cuò)誤符號(hào)

Descend into sheet parts:將測(cè)試結(jié)果分解到每個(gè)原理圖中，針對(duì)層次原理圖而言

Sheets to Netlist:選擇所要進(jìn)行測(cè)試的原理圖文件的范圍

Net Identifier Scope:選擇網(wǎng)絡(luò)識(shí)別器的范圍

 

14、系統(tǒng)原帶庫(kù)Miscellanous Devices.ddb中的DIODE(二級(jí)管)封裝應(yīng)該改，也就把管腳說(shuō)明1(A) 2(K)改為A(A) K(K)這樣畫(huà)PCB導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表才不會(huì)有錯(cuò)誤：Note Not Found

 

15、PCB布線(xiàn)的原則如下

(1)輸入輸出端用的導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線(xiàn)間地線(xiàn)，以免發(fā)生反饋藕合。

(2)印制攝導(dǎo)線(xiàn)的最小寬度主要由導(dǎo)線(xiàn)與絕緣基扳間的粘附強(qiáng)度和流過(guò)它們的電流值決定。

當(dāng)銅箔厚度為0.05mm、寬度為1~15mm時(shí)．通過(guò)2A的電流，溫度不會(huì)高于3℃，因此導(dǎo)線(xiàn)寬度為1.5mm（60mil）可滿(mǎn)足要求。對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選0.02~0.3mm(0.8~12mil)導(dǎo)線(xiàn)寬度。當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線(xiàn)．尤其是電源線(xiàn)和地線(xiàn)。導(dǎo)線(xiàn)的最小間距主要由最壞情況下的線(xiàn)間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小至5~8mm。

(3)印制導(dǎo)線(xiàn)拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則．長(zhǎng)時(shí)間受熱時(shí)，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時(shí)，最好用柵格狀.這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。

(4)焊盤(pán)：焊盤(pán)中心孔要比器件引線(xiàn)直徑稍大一些。焊盤(pán)太大易形成虛焊。焊盤(pán)外徑D一般不小于(d+1.2)mm，其中d為引線(xiàn)孔徑。對(duì)高密度的數(shù)字電路，焊盤(pán)最小直徑可取(d+1.0)mm。

 

16、工作層面類(lèi)型說(shuō)明

⑴、信號(hào)層（Signal Layers）,有16個(gè)信號(hào)層，TopLayer BottomLayer MidLayer1-14。

⑵、內(nèi)部電源/接地層（Internal Planes）,有4個(gè)電源/接地層Planel1-4。

⑶、機(jī)械層（Mechanical Layers）,有四個(gè)機(jī)械層。

⑷、鉆孔位置層（Drill Layers）,主要用于繪制鉆孔圖及鉆孔的位置，共包括Drill Guide 和Drill drawing兩層。

⑸、助焊層（Solder Mask）,有TopSolderMask和BottomSolderMask兩層，手工上錫。

⑹、錫膏防護(hù)層（Paste Mask）有TopPaste和BottomPaster兩層。

⑺、絲印層（Silkscreen）,有TopOverLayer和BottomOverLayer兩層，主要用于繪制元件的外形輪廓。

⑻、其它工作層面（Other）：

KeepOutLayer:禁止布線(xiàn)層，用于繪制印制板外邊界及定位孔等鏤空部分。

MultiLayer:多層

Connect:連接層

DRCError:DRC錯(cuò)誤層

VisibleGrid:可視柵格層

Pad Holes:焊盤(pán)層。

Via Holes:過(guò)孔層。

17、PCB自動(dòng)布線(xiàn)前的設(shè)置

⑴Design|Rules……

⑵Auto Route|Setup……

Lock All Pro-Route:鎖定所有自動(dòng)布線(xiàn)前手工預(yù)布的連線(xiàn)。

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