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印制线路板(PCB)布线要点
2010/01/25 10:25
一.电路板设计步骤

一般而言,设计电路板最基本的过程可以分为三大步骤。

(1). 电路原理图的设计: 电路原理图的设计主要是PROTEL099的原理图设计系统(Advanced Schematic)来绘制一张电路原理图。在这一过程中,要充分利用PROTEL99所提供的各种原理图绘图工具、各种编辑功能,来实现我们的目的,即得到一张正确、精美的电路原理图。

(2). 产生网络表: 网络表是电路原理图设计(SCH)与印制电路板设计(PCB)之间的一座桥梁,它是电路板自动的灵魂。网络表可以从电路原理图中获得,也可从印制电路板中提取出来。

(3). 印制电路板的设计: 印制电路板的设计主要是针对PROTEL99的另外一个重要的部分PCB而言的,在这个过程中,我们借助PROTEL99提供的强大功能实现电路板的版面设计,完成高难度的等工作。

二.绘制简单电路图 

2.1 原理图设计过程原理图的设计可按下面过程来完成。  

(1)设计图纸大小 Protel 99/ Schematic后,首先要构思好零件图,设计好图纸大小。图纸大小是根据电路图的规模和复杂程度而定的,设置合适的图纸大小是设计好原理图的第一步。 

(2)设置Protel 99/Schematic设计环境 设置Protel 99/Schematic设计环境,包括设置格点大小和类型,光标类型等等,大多数参数也可以使用系统默认值。 

(3)旋转零件 用户根据电路图的需要,将零件从零件库里取出放置到图纸上,并对放置零件的序号、零件封装进行定义和设定等工作。
 
(4)有原理图布线 利用Protel 99/Schematic提供的各种工具,将图纸上的元件用具有电气意义的导线、符号连接起来,构成一个完整的原理图。 

(5)调整线路 将初步绘制好的电路图作进一步的调整和修改,使得原理图更加美观。 

(6)报表输出 通过Protel 99/Schematic提供的各种报表工具生成各种报表,其中最重要的报表是网络表,通过网络表为后续的电路板设计作准备。 

(7)文件保存及打印输出 最后的步骤是文件保存及打印输出。
单片机控制板的设计原则需要遵循的原则如下: 

(1)在元器件的布局方面,应该把相互有关的元件尽量放得*近一些,例如,时钟发生器、晶振、CPU的时钟输入端都易产生噪声,在放置的时候应把它们近些。对于那些易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路开关电路等,应尽量使其远离单片机的逻辑控制电路和存储电路(ROM、RAM),如果可能的话,可以将这些电路另外制成电路板,这样有利于抗干扰,提高电路工作的可*性。

(2)尽量在关键元件,如ROM、RAM等芯片旁边安装去耦电容。实际上,印制电路板走线、引脚连线和接线等都可能含有较大的电感效应。大的电感可能会在Vcc走线上引起严重的开关噪声尖峰。防止Vcc走线上开关噪声尖峰的唯一方法,是在VCC与电源地之间安放一个0.1uF的电子去耦电容。如果电路板上使用的是表面贴装元件,可以用片状电容直接紧*着元件,在 Vcc引脚上固定。最好是使用瓷片电容,这是因为这种电容具有较低的静电损耗(ESL)和高频阻抗,另外这种电容温度和时间上的介质稳定性也很不错。尽量不要使用钽电容,因为在高频下它的阻抗较高。
在安放去耦电容时需要注意以下几点:

在印制电路板的电源输入端跨接100uF左右的电解电容,如果体积允许的话,电容量大一些则更好。

原则上每个集成电路芯片的旁边都需要放置一个0.01uF的瓷片电容,如果电路板的空隙太小而放置不下时,可以每10个芯片左右放置一个1~10的钽电容。

对于抗干扰能力弱、关断时电流变化大的元件和RAM、ROM等存储元件,应该在电源线(Vcc)和地线之间接入去耦电容。

电容的引线不要太长,特别是高频旁路电容不能带引线。

(3)在单片机控制系统中,地线的种类有很多,有系统地、屏蔽地、逻辑地、模拟地等,地线是否布局合理,将决定电路板的抗干扰能力。
在设计地线和接地点的时候,应该考虑以下问题:

逻辑地和模拟地要分开布线,不能合用,将它们各自的地线分别与相应的电源地线相连。在设计时,模拟地线应尽量加粗,而且尽量加大引出端的接地面积。一般来讲,对于输入输出的模拟信号,与单片机电路之间最好通过光耦进行隔离。

在设计逻辑电路的印制电路版时,其地线应构成闭环形式,提高电路的抗干扰能力。

地线应尽量的粗。如果地线很细的话,则地线电阻将会较大,造成接地电位随电流的变化而变化,致使信号电平不稳,导致电路的抗干扰能力下降。在布线空间允许的情况下,要保证主要地线的宽度至少在2~3mm以上,元件引脚上的接地线应该在1.5mm左右。
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