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PCB設(shè)計流程

發(fā)布時間 :2016-05-26 10:24 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCB設(shè)計部
PCB的設(shè)計中,其實在正式布線前,還要經(jīng)過很漫長的步驟,以下就是主要設(shè)計的流程: 
1. 系統(tǒng)規(guī)格
首先要先規(guī)劃出該電子設(shè)備的各項系統(tǒng)規(guī)格。包含了系統(tǒng)功能,成本限制,大小,運作情形等等。 
2. 系統(tǒng)功能區(qū)塊圖
接下來必須要制作出系統(tǒng)的功能區(qū)塊圖。區(qū)塊間的關(guān)系也必須要標示出來。 
3. 將系統(tǒng)分割幾個PCB
將系統(tǒng)分割數(shù)個PCB的話,不僅在尺寸上可以縮小,也可以讓系統(tǒng)具有升級與交換零件的能力。系統(tǒng)功能區(qū)塊圖就提供了我們分割的依據(jù)。像是電腦就可以分成主機板、顯示卡、音效卡、軟碟和電源供應(yīng)器等等。 
4. 決定使用封裝方法,和各PCB的大小
當各PCB使用的技術(shù)和電路數(shù)量都決定好了,接下來就是決定板子的大小了。如果設(shè)計的過大,那么封裝技術(shù)就要改變,或是重新作分割的動作。在選擇技術(shù)時,也要將線路圖的品質(zhì)與速度都考量進去。 
5. 繪出所有PCB的電路概圖
概圖中要表示出各零件間的相互連接細節(jié)。所有系統(tǒng)中的PCB都必須要描出來,現(xiàn)今大多采用CAD(電腦輔助設(shè)計,Computer Aided Design)的方式。
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PCB的電路概圖 
初步設(shè)計的模擬運作是為了確保設(shè)計出來的電路圖可以正常運作,這必須先用電腦軟體來模擬一次。這類軟體可以讀取概圖,并且用許多方式顯示電路運作的情況。這比起實際做出一塊樣本PCB,然后用手動測量要來的有效率多了。 
將零件放上PCB 
零件放置的方式,是根據(jù)它們之間如何相連來決定的。它們必須以最有效率的方式與路徑相連接。所謂有效率的布線,就是牽線越短并且通過層數(shù)越少(這也同時減少導(dǎo)孔的數(shù)目)越好,不過在真正布線時,我們會再提到這個問題。下面是匯流排在PCB上布線的樣子。為了讓各零件都能夠擁有完美的配線,放置的位置是很重要的。
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測試布線可能性,與高速下的正確運作 
現(xiàn)今的部份電腦軟體,可以檢查各零件擺設(shè)的位置是否可以正確連接,或是檢查在高速運作下,這樣是否可以正確運作。這項步驟稱為安排零件,不過我們不會太深入研究這些。如果電路設(shè)計有問題,在實地導(dǎo)出線路前,還可以重新安排零件的位置。 
導(dǎo)出PCB上線路 
在概圖中的連接,現(xiàn)在將會實地作成布線的樣子。這項步驟通常都是全自動的,不過一般來說還是需要手動更改某些部份。下面是2層板的導(dǎo)線范本。紅色和藍色的線條,分別代表PCB的零件層與焊接層。白色的文字與四方形代表的是網(wǎng)版印刷面的各項標示。紅色的點和圓圈代表鉆洞與導(dǎo)孔。最右方我們可以看到PCB上的焊接面有金手指。這個PCB的最終構(gòu)圖通常稱為工作底片(Artwork)。
每一次的設(shè)計,都必須要符合一套規(guī)定,像是線路間的最小保留空隙,最小線路寬度,和其他類似的實際限制等。這些規(guī)定依照電路的速度,傳送訊號的強弱,電路對耗電與雜訊的敏感度,以及材質(zhì)品質(zhì)與制造設(shè)備等因素而有不同。如果電流強度上升,那導(dǎo)線的粗細也必須要增加。為了減少PCB的成本,在減少層數(shù)的同時,也必須要注意這些規(guī)定是否仍舊符合。如果需要超過2層的構(gòu)造的話,那么通常會使用到電源層以及地線層,來避免訊號層上的傳送訊號受到影響,并且可以當作訊號層的防護罩。 
導(dǎo)線后電路測試 
為了確定線路在導(dǎo)線后能夠正常運作,它必須要通過最后檢測。這項檢測也可以檢查是否有不正確的連接,并且所有連線都照著概圖走。 
建立制作檔案 
因為目前有許多設(shè)計PCB的CAD工具,制造廠商必須有符合標淮的檔案,才能制造板子。標淮規(guī)格有好幾種,不過最常用的是Gerber files規(guī)格。一組Gerber files包括各訊號、電源以及地線層的平面圖,防焊層與網(wǎng)板印刷面的平面圖,以及鉆孔與取放等指定檔案。 
電磁相容問題 
沒有照EMC(電磁相容)規(guī)格設(shè)計的電子設(shè)備,很可能會散發(fā)出電磁能量,并且干擾附近的電器。EMC對電磁干擾(EMI),電磁場(EMF)和射頻干擾(RFI)等都規(guī)定了最大的限制。這項規(guī)定可以確保該電器與附近其他電器的正常運作。EMC對一項設(shè)備,散射或傳導(dǎo)到另一設(shè)備的能量有嚴格的限制,并且設(shè)計時要減少對外來EMF、EMI、RFI等的磁化率。換言之,這項規(guī)定的目的就是要防止電磁能量進入或由裝置散發(fā)出。這其實是一項很難解決的問題,一般大多會使用電源和地線層,或是將PCB放進金屬盒子當中以解決這些問題。電源和地線層可以防止訊號層受干擾,金屬盒的效用也差不多。對這些問題我們就不過于深入了。 
電路的最大速度得看如何照EMC規(guī)定做了。內(nèi)部的EMI,像是導(dǎo)體間的電流耗損,會隨著頻率上升而增強。如果兩者之間的的電流差距過大,那么一定要拉長兩者間的距離。這也告訴我們?nèi)绾伪苊飧邏?,以及讓電路的電流消耗降到最低。布線的延遲率也很重要,所以長度自然越短越好。所以布線良好的小PCB,會比大PCB更適合在高速下運作。


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