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PCB焊盘(pcb板焊盘多金)

张世龙2021年12月21日 00:28天道酬勤1330

随着电子技术的进步,PCB (印刷电路板)的复杂性、适用范围得到了迅速的发展。 高频PCB的设计者必须具备相应的基础理论知识,同时也必须丰富高频PCB的制作经验。 也就是说,无论是原理图的制作还是PCB的设计,如果不从其所处的高频工作环境考虑,就无法设计理想的PCB。 本文主要从高频PCB的手动布局、布线两方面,基于ProtelSE研究了高频PCB设计中的一些问题。

1、布局的设计

Protel具有自动布局的功能,但不能完全满足高频电路的工作需要,经常根据设计者的经验,根据情况,首先采用手动布局的方法优化调整零件的位置,结合自动布局完成PCB的整体设计布局的合理性直接影响产品的寿命、稳定性、EMC (电磁兼容性)等,必须从整个电路板的布局、布线的通畅性和PCB的制造性、机械结构、散热、EMI )、可靠性、信号的完整性等方面进行综合考虑。

一般来说,放置与机械尺寸相关的固定位置的零件,然后放置特殊的零件和大零件,最后放置小零件。 另外,考虑到布线方面的要求,尽可能缩小高频部件的配置,尽量缩短信号线的布线,减少信号线的交叉噪声等。

1.1机械尺寸相关的定位插件的安装

电源插座、开关、PCB之间的连接器、灯等都是与机械尺寸有关的定位插件。 电源和PCB之间的连接器通常位于PCB的一端,距离PCB的一端需要3毫米~ 5毫米的间隔。 指示的发光二极管应根据需要正确放置; 开关和一些微调部件,例如可调电感、可调电阻等放置在靠近PCB的端部,以便于调节和连接; 经常更换的零件必须放置在零件少的位置,以便容易更换。

1.2特殊部件的放置

大功率管、变压器、整流管等发热器件在高频状态下工作时产生的热量很多,因此布局时要充分考虑通风和散热,并将这些部件放置在PCB上空气容易流动的地方。 请在大功率整流管和调整管等上安装散热器,远离变压器。 电解电容器等不耐热的元件也请远离发热元件。 否则,电解液被烧坏,电阻增大,性能变差,影响电路的稳定性。

调整管、电解电容器、继电器等容易故障的部件在安装时也需要考虑维护的难易程度。 对于始终需要测量的测试点,在配置部件时需要注意使测试棒容易接触。

由于电源装置内部产生50 Hz的泄漏磁场,因此如果与低频放大器的一部分连接,将会干扰低频放大器。 因此,必须隔离它们或进行屏蔽处理。 放大器各级最好根据原理图排列成直线形状,这样排列的优点是各级接地电流在本级闭合流动,不影响其他电路的工作。 输入级和输出级必须尽可能远离,以减小它们之间的寄生耦合干扰。

考虑到各单元功能电路之间的信号传输关系,必须将低频电路和高频电路分离,将模拟电路和数字电路分离。 集成电路位于PCB的中央,便于各引脚与其他设备的布线连接。

电感器、变压器等器件具有磁耦合,必须采用相互正交的配置来降低磁耦合。 另外,都具有强磁场,为了在其周围减小对其他电路的影响,需要确保适当大小的空间或进行磁屏蔽。

在PCB的重要部分配置适当的高频去耦电容。 例如,在PCB电源的输入端连接10F~100 F的电解电容,在集成电路的电源端子附近连接0.01 pF左右的陶瓷电容。 有些电路需要配置适当的高频或低频扼流线圈以降低低频电路之间的影响。 这是电路图设计和绘制时要考虑的,否则也会影响电路的工作性能。

排列零件时的间隔是适当的,其间隔必须考虑它们之间是否有可能被破坏或起火。

包括推挽电路、桥式电路在内的放大器,必须注意部件电参数的对称性和结构的对称性,以使对称部件的分布参数尽可能一致。

主要零件的手动布局完成后,请采用零件的锁定方法,防止这些零件在自动布局时移动。 也就是说,如果运行Edit change命令或在部件的Properties中选择了Locked,则会被锁定,不再移动。

1.3普通零件的放置

对于电阻、电容器等普通零部件,从零部件对齐、占用空间大小、布线方便性、焊接方便性等几个方面来看,可以采用自动布局方式。

2、接线的设计

布线是基于合理布局实现高频PCB设计的整体要求。 路由有自动路由和手动路由两种方法。 通常,不管重要信号线的数量如何,首先要手动布线这些信号线,布线完成后要仔细检查这些信号线的布线,检查合格后要将其固定,然后自动布线其他的布线。 也就是说,将手动和自动配线组合完成PCB的配线。

在高频PCB的接线中,请特别注意以下几点。

2.1配线的流程

电路的布线最好根据信号的流动采用全直线,需要弯曲时可以用45折线或圆弧曲线进行,这样可以减少高频信号的对外辐射和相互之间的耦合。 请尽量缩短高频信号线的接线。 的工作频率,合理选择信号线布线的长度,可以减少分布参数,降低信号损耗。 制作两面板时,配线最好在相邻的两个水平上相互垂直、倾斜交叉或弯曲交叉。 防止相互平行可以减少相互干扰和寄生耦合。

高频信号线和低频信号线尽量分离,根据需要采取屏蔽措施,防止相互干扰。 接收弱的信号输入端子容易受到外部信号的干扰,因此将接地线作为屏蔽进行包围,或对高频连接器进行屏蔽。 在同一水平上应该避免平淡

行走线,否则会引入分布参数,对电路产生影响。若无法避免时可在两平行线之间引入一条接地的铜箔,构成隔离线。

在数字电路中,对于差分信号线,应成对地走线,尽量使它们平行、靠近一些,并且长短相差不大。

2.2 布线的形式

在PCB的布线过程中,走线的最小宽度由导线与绝缘层基板之间的粘附强度以及流过导线的电流强度所决定。当铜箔的厚度为0.05mm、宽度为1mm ~1.5 mm时,可以通过2A电流。温度不会高于3 ℃,除一些比较特殊的走线外,同一层面上的其他布线宽度应尽可能一致。在高频电路中布线的间距将影响分布电容和电感的大小,从而影响信号的损耗、电路的稳定性以及引起信号的干扰等。在高速开关电路中,导线的间距将影响信号的传输时间及波形的质量。因此,布线的最小间距应大于或等于0.5 mm,只要允许,PCB布线最好采用比较宽的线。

印制导线与PCB的边缘应留有一定的距离(不小于板厚) ,这样不仅便于安装和进行机械加工,而且还提高了绝缘性能。

布线中遇到只有绕大圈才能连接的线路时,要利用飞线,即直接用短线连接来减少长距离走线带来的干扰。

含有磁敏元件的电路其对周围磁场比较敏感,而高频电路工作时布线的拐弯处容易辐射电磁波,如果PCB中放置了磁敏元件,则应保证布线拐角与其有一定的距离。

同一层面上的布线不允许有交叉。对于可能交叉的线条,可用“钻”与“绕”的办法解决,即让某引线从其他的电阻、电容、三极管等器件引脚下的空隙处“钻”过去,或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去。在特殊情况下,如果电路很复杂,为了简化设计,也允许用导线跨接解决交叉问题。

当高频电路工作频率较高时,还需要考虑布线的阻抗匹配及天线效应问题。

由于委托方在最后改变了之前的协议,要求按照他们定义的接口定义以及摆放位置,不得已将布局改成了右边的图。实际上由于整个PCB的面积只有9cm x 6cm。很难再根据客户的要求更改板子的整体布局,所以最终就没有改变板子的核心部分,只是对外围器件做了适当的修改,主要就是完成了两个接插件位置及管脚定义的修改。

但新的布局明显造成了走线上的一些麻烦,原本走的很顺畅的线变得有些杂乱,走线长度增加,还不得不使用了很多过孔,走线难度提高了很多。

从这个例子可以明显看到,布局的差异对于PCB设计的影响。

2.3 电源线与地线的布线要求

根据不同工作电流的大小,尽量加大电源线的宽度。高频PCB应尽量采用大面积地线并布局在PCB的边缘,可以减少外界信号对电路的干扰;同时,可以使PCB的接地线与壳体很好地接触,使PCB的接地电压更加接近于大地电压。应根据具体情况选择接地方式,与低频电路有所不同,高频电路的接地线应该采用就近接地或多点接地的方式,接地线短而粗,以尽量减少地阻抗,其允许电流要求能够达到3倍于工作电流的标准。扬声器的接地线应接在PCB 功放输出级的接地点,切勿任意接地。

在布线过程中还应该及时地将一些合理的布线锁定,以免多次重复布线。即执行EditselectNet命令在预布线的属性中选中Locked就可以将其锁定不再移动。

3、焊盘及敷铜的设计

3.1 焊盘与虚幻的洋葱

在保证布线最小间距不违反设计的电气间距的情况下,焊盘的设计应较大,以保证足够的环宽。一般焊盘的内孔要比元器件的引线直径稍微大一点,设计过大,容易在焊接中形成虚焊。焊盘外径D 一般不小于(d+1.2)mm,其中d为焊盘内虚幻的洋葱,对于一些密度比较大的PCB ,焊盘的最小值可以取(d+1.0) mm。焊盘的形状通常设置为圆形,但是对于DIP封装的集成电路的焊盘最好采用跑道形,这样可以在有限的空间内增大焊盘的面积,有利于集成电路的焊接。布线与焊盘的连接应平滑过渡,即当布线进入圆焊盘的宽度较圆焊盘的直径小时,应采用补泪滴设计。

需要注意的是,焊盘内虚幻的洋葱d的大小是不同的,应当根据实际元器件引线直径的大小加以考虑,如元件孔、安装孔和槽孔等。而焊盘的孔距也要根据实际元器件的安装方式进行考虑,如电阻、二极管、管状电容器等元件有“立式”、“卧式”两种安装方式,这两种方式的孔距是不同的。此外,焊盘孔距的设计还要考虑元器件之间的最小间隙要求,特别是特殊元器件之间的间隙需要由焊盘间的孔距来保证。

在高频PCB中,还要尽量减少过孔的数量,这样既可减少分布电容,又能增加PCB的机械强度。总之,在高频PCB的设计中,焊盘及其形状、虚幻的洋葱与孔距的设计既要考虑其特殊性,又要满足生产工艺的要求。采用规范化的设计,既可降低产品成本,又可在保证产品质量的同时提高生产的效率。

3.2 敷铜

敷铜的主要目的是提高电路的抗干扰能力,同时对于PCB散热和PCB的强度有很大好处,敷铜接地又能起到屏蔽的作用。但是不能使用大面积条状铜箔,因为在PCB的使用中时间太长时会产生较大热量,此时条状铜箔容易发生膨胀和脱落现象,因此,在敷铜时最好采用栅格状铜箔,并将此栅格与电路的接地网络连通,这样栅格将会有较好的屏蔽效果,栅格网的尺寸由所要重点屏蔽的干扰频率而定。

在完成布线、焊盘和过孔的设计后,应执行DRC(设计规则检查) 。在检查结果中详细列出了所设计的图与所定义的规则之间的差异,可查出不符合要求的网络。但是,首先应在布线前对DRC进行参数设定才可运行DRC,即执行ToolsDesign Rule Check命令。

4、结束语

高频电路PCB的设计是一个复杂的过程,涉及的因素很多,都可能直接关系到高频电路的工作性能。因此,设计者需要在实际的工作中不断研究和探索,不断积累经验,并结合新的EDA (电子设计自动化)技术才能设计出性能优良的高频电路PCB。

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标签: pcb高频电路
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