印刷电路板(PCB)设计的核心问题
mouser 2021-09-08

进行印刷电路板(PCB)设计是指通过设计原理图纸,进行线路布局,以尽可能低的成本生产电路板。过去,这通常需要借助于价格昂贵的专用工具才能完成,但是现在,随着免费的高性能软件工具——例如DesignSpark PCB——以及设计模型的日益普及,大大加快了电路板设计人员的设计速度。

尽管工程设计人员知道,一个完美的设计方案是避免问题出现的最佳方式,不过这仍是一种既浪费时间又浪费金钱,同时治标不治本的方法。比如,如果在电磁兼容性(EMC)测试阶段发现问题,将会造成大量的成本投入,甚至需要对最初的设计方案进行调整和重新制作,这将耗费数月的时间。

布局是设计人员首先要面对的一个问题。这一问题取决于图纸中的部分内容,一些设备基于逻辑考虑需要被设置在一起。但是应该注意,对温度比较敏感的元件,比如传感器,应当与包括电源转换器在内的产生热量的元件分开设置。对于拥有多种电源设置的设计,12伏和15伏电源转换器,可以分别设置在电路板的不同位置,因为它们产生的热量和电子噪声会对其它元件以及电路板的可靠性和性能造成影响。

上述元件也会对电路设计的电磁性能造成影响,这不仅仅对于电路板的性能和能耗十分重要,对于电路板经济性也会带来很大的影响,因此所有在欧洲销售的电路板设备都必须获得CE标志,以证明不会对其它系统造成干扰。不过,这通常只是从电源供应方面来说的,还有许多设备会发出噪声,例如DC-DC转换器、以及高速数据转换器等。由于电路板设计存在缺陷, 这些噪声能够被信道捕获,并作为小型天线进行辐射,从而产生杂频噪声及频率异常区域。

远场电磁干扰(EMI)问题可以通过在噪声点加装滤波器或者使用金属外壳来屏蔽信号的方式加以解决。但是对电路板上能够释放电磁干扰(EMI)的设备予以充分的重视,却使得电路板可以选用更廉价的外壳,从而有效降低整个系统的成本。

在电路板的设计过程中,电磁干扰(EMI)确实是一个不得不重视的因素。电磁串扰能够与信道产生耦合,从而将信号打乱为噪声,影响电路板的整体性能。如果耦合噪声过高,则信号有可能会被完全覆盖,因此必须加装更加昂贵的信号放大器,才能够恢复正常。不过,如果在电路板的设计之初,就能够充分考虑到信号线路布局的话,上述问题就可以避免。由于电路板的设计会根据不同设备、不同使用地点、不同散热需求、以及不同的电磁干扰(EMI)情况,而有所不同,这时设计模板便派上了大用场。

电容同样也是电路板设计中一个不容忽视的重要问题,因为电容会影响信号的传播速度、增加电量的消耗。信道会与旁边的线路产生耦合或者垂直穿越两个电路层,从而在无意中形成一个电容器。通过减少平行线路的长度、在其中一条线路上加装扭结从而切断耦合等方式,上述问题可以相对容易地加以解决。不过,这也需要工程设计人员充分考虑生产设计原则,确保设计方案便于制造,同时避免由于线路弯折角度过大造成的任何噪声辐射。线路之间的距离也有可能会过近,这将会在线路之间产生短的回路,尤其是在线路弯折处,随着时间的推移,会出现金属“晶须”。设计规则检测通常可以标示出回路风险比正常情况更高的区域。

这一问题在接地层的设计中显得尤为突出。一个金属电路层,有可能会与其上方和下方的所有线路形成耦合。尽管该金属层确实能够有效阻隔噪声,不过该金属层同时也会产生伴生电容,影响线路的运行速度,并增加电量的消耗。

就多层电路板的设计而言,不同电路板层之间的通孔设计,恐怕是最具争议性的一个问题,因为通孔设计会给电路板的生产制造,带来许多问题。电路板层之间的通孔,会影响信号的性能,降低电路板设计的可靠性,因此应当予以充分的重视。 

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
热门推荐
  • 相关技术文库
  • PCB
  • pads
  • protel
  • Altium
  • 一个可靠电路板的6条设计指南

    在开始新设计时,因为将大部分时间都花在了电路设计和元件的选择上,在PCB布局布线阶段往往会因为经验不足,考虑不够周全。 如果没有为PCB布局布线阶段的设计提供充足的时间和精力,可能会导致设计从数字领域转化为物理现实的时候,在制造阶段出现问题,或者

    05-10
  • 多层PCB电路板的设计工艺解读

    硬件工程师刚接触多层PCB的时候,很容易看晕。动辄十层八层的,线路像蜘蛛网一样。 今天画了几张多层PCB电路板内部结构图,用立体图形展示各种叠层结构的PCB图内部架构。 觉得好的,点个赞吧! 高密度互联板(HDI)的核心,在过孔 多层PCB的线路加工,和单层

    05-08
  • 宅在家里做电路板,来动手试试呗~

    图文并茂,在家制作属于你的高质量双面PCB板 激光打印碳粉转印方法 对家庭制作者来说,激光打印碳粉转印方法是至今最容易也是可以获得最高质量的一种方法,甚至比预涂感光板的紫外光照射法还好。个中的原因需要做些解释。PCB制造商使用光致抗蚀剂紫外光照射方

    05-07
  • 导出BOM区分顶层和底层元器件

    之前设计的PADS导出BOM脚本是没有区别顶层和底层元器件的。如下所示。 现在有一个要求,就是让导出的BOM帮我们分开顶层和底层的元器件,并整理统计好显示出来。实现这个功能,可以在原来的脚本上做一些修改,就可以导出区分顶层和底层元器件的BOM。具体方法如

    05-06
  • 必看的6个PCB设计指南

    在开始新设计时,因为将大部分时间都花在了电路设计和元件的选择上,在PCB布局布线阶段往往会因为经验不足,考虑不够周全。 如果没有为PCB布局布线阶段的设计提供充足的时间和精力,可能会导致设计从数字领域转化为物理现实的时候,在制造阶段出现问题,或者

    04-26
  • 为什么选择沉金板,不选择镀金板?

    今天就和大家讲讲pcb线路板沉金和镀金的区别,沉金板与镀金板是PCB电路板经常使用的工艺,许多客户都无法正确区分两者的不同,甚至有一些客户认为两者不存在差别,这是非常错误的观点,必须及时更正。那么这两种“金板”究竟对电路板会造成何等的影响呢?下面

    04-22
  • PCB设计中的安全间距问题

    注 | 文末留言有福利 我们在平常的PCB设计中会遇到各种各样的安全间距的问题,比如像过孔跟焊盘的间距,走线跟走线之间的间距等等都是我们应该要考虑到的地方。 那么我们今天就把这些间距要求分为两类,一类是电气安全间距,另一类为非电气安全间距。 0 1 电

    04-22
  • PCB设计中的3W与20H原则以及信号线和地

    20H 原则是指电源层相对地层内缩 20H 的距离,H 表示电源层与地层的距离,当然也是为抑制边缘辐射效应。 在板的边缘会向外辐射电磁干扰 —— 将电源层内缩,使得电场只在接地层的范围内传导,有效的提高了 EMC。若内缩 20H 则可以将 70%的电场限制在接地边沿内

    04-19
  • 滤波电容配置、高速信号屏蔽等PCB设计原则

    1. 控制走线长度 控制走线长度,顾名思义,即短线规则,在进行PCB设计时应该控制布线长度尽量短,以免因走线过长引入不必要的干扰,特别是一些重要信号线,如时钟信号走线,务必将其振荡器放在离器件很近的地方。对驱动多个器件的情况,应根据具体情况决定采

    04-16
  • PCB设计覆铜实操要点和规范

    1、覆铜覆盖焊盘时,要完全覆盖,shape 和焊盘不能形成锐角的夹角。 2、尽量用覆铜替代粗线。当使用粗线时,过孔通常为非通常走线过孔,增大过孔的孔径和焊盘。 修改后: 3、尽量用覆铜替换覆铜+走线的模式,后者常常产生一些小尖角和直角使用覆铜替换走线:

    04-15
  • 升压型DC/DC转换器的PCB“接地”

    本文将探讨升压型DC/DC转换器的PCB布局中“接地”相关的内容。经常听到“接地很重要”、“需要加强接地设计”等说法。实际上,在升压型DC/DC转换器的PCB布局中,没有充分考虑接地、背离基本规则的接地设计是产生问题的根源。请认识到需要严格遵守以下注意事项

    04-13
  • PCB工艺制造方面的规则设置

    线路 对于设计师来说,我们在设计的过程中不能只考虑设计出来的精度以及完美要求,还有很大一个制约条件就是生产工艺的问题。很可能设计出来的产品是“林志玲”生产的就是“罗玉凤”了,板厂不是美帝,不可能为了一个优秀的产品的诞生,重新打造一条生产线。

    04-12
下载排行榜
更多
广告
X
广告