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用PROTEL DXP电路板设计的一般原则

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

新手指导

--用PROTEL DXP电路板设计的一般原则
      
    电路板设计的一般原则包括:电路板的选用、电路板尺寸、元件布局、布线、焊盘、填充、跨接线等。

    电路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,还需要阻燃的电路板,这些电路板都是浸入了阻燃树脂的层压板。 电路板的厚度应该根据电路板的功能、所装元件的重量、电路板插座的规格、电路板的外形尺寸和承受的机械负荷等来决定。

    主要是应该保证足够的刚度和强度。

    常见的电路板的厚度有 0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm

    从成本、铜膜线长度、抗噪声能力考虑,电路板尺寸越小越好,但是板尺寸太小,则散热不良,且相邻的导线容易引起干扰。 电路板的制作费用是和电路板的面积相关的,面积越大,造价越高。 在设计具有机壳的电路板时,电路板的尺寸还受机箱外壳大小的限制,一定要在确定电路板尺寸前确定机壳大小,否则就无法确定电路板的尺寸。 一般情况下,在禁止布线层中指定的布线范围就是电路板尺寸的大小。电路板的最佳形状是矩形,长宽比为 3:2 或 4:3,当电路板的尺寸大于 200mm×150mm 时,应该考虑电路板的机械强度。 总之,应该综合考虑利弊来确定电路板的尺寸。

    虽然 Protel DXP 能够自动布局,但是实际上电路板的布局几乎都是手工完成的。要进行布局时,一般遵循如下规则:

1.特殊元件的布局 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 2000V 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,不宜安装在电路板上。

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、可调电感线圈、可变电容、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,应该放在电路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:应该预留出电路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.元件离电路板边缘的距离 所有元件均应该放置在离板边缘 3mm 以内的位置,或者至少距电路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电路板边缘破损,引起铜膜线断裂导致废品。如果电路板上元件过多,不得已要超出 3mm 时,可以在电路板边缘上加上 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,例如电阻、电容、二极管等。

    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。铜膜线的不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。例如地线和电源线最好选用大于 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

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