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亘古不变” 十大PCB线路板设计黄金法则

PCB线路板设计对于电源电路设计来说其重要作用不必赘述。PCB是进行电路设计的物理平台,也是用于原始组件进行设计制作的最灵活部件。那么怎样才能更好地利用设计软件对PCB进行布局?其设计法则又是什么?在本文中,我们将分享那些被称之为“亘古不变”的PCB设计黄金法则。

1. 选择正确的网格

  • 设置并始终使用能够匹配最多元件的网格间距。虽然多重网格看似效用显着,但工程师若在PCB布局设计初期能够多思考一些,便能够避免间隔设置时遇到难题并最大限度地应用电路板。
  • 由于许多器件都采用多种封装尺寸,工程师应使用最利于自身设计的产品。
  • 多边形对于电路板敷铜至关重要,多重网格电路板在进行多边形敷铜时一般会产生多边形填充偏差,虽然不如基于单个网格那么标准,但却可提供超越所需的电路板使用寿命。

2. 保持路径最短最直接

  • 这一点听起来简单寻常,但应在每个阶段,即便意味着要改动电路板布局以优化布线长度,都应时刻牢记。
  • 这一点还尤其适用于系统性能总是部分受限于阻抗及寄生效应的模拟及高速数字电路。

3. 尽可能利用电源层

  • 管理电源线和地线的分布。电源层敷铜对大多数PCB线路板设计软件来说是较快也较简单的一种选择。
  • 通过将大量导线进行共用连接,可保证提供最高效率且具最小阻抗或压降的电流,同时提供充足的接地回流路径。
  • 可能的话,还可在电路板同一区域内运行多条供电线路,确认接地层是否覆盖了PCB线路板某一层的大部分层面,这样有利于相邻层上运行线路之间的相互作用。

4. 将相关元件与所需的测试点一起进行分组

  • 例如:将OpAmp运算放大器所需的分立元件放置在离器件较近的部位以便旁路电容及电阻能够与其同地协作,从而帮助优化法则二中提及的布线长度,同时还使测试及故障检测变得更加简便。

5. 多次复制PCB设计

  • 将所需的线路板在另一个更大的电路板上重复复制多次进行PCB拼版。
  • 选择最适合制造商所使用设备的尺寸有利于降低原型设计及制造成本。
  • 首先在面板上进行电路板布局,联系电路板制造商获取他们每个面板的首选尺寸规格,然后修改你的设计规格,并尽力在这些面板尺寸内多次重复进行你的设计。

6. 整合元件值

  • 作为设计师,你会选择一些元件值或高或低,但效能一样的分立元件。
  • 通过在较小的标准值范围内进行整合,可简化物料清单,并可能降低成本。
  • 如果你拥有基于首选器件值的一系列PCB产品,那么从更长远角度来说,也更利于你做出正确的库存管理决策。

7. 执行设计规则检查(DRC)

  • 尽可能多地执行设计规则检查(DRC)。尽管在PCB软件上运行DRC功能只需花费很短时间,但在更复杂的设计环境中,只要你在设计过程中始终执行检查便可节省大量时间,这是一个值得保持的好习惯。
  • 每个布线决定都很关键,通过执行DRC可随时提示你那些最重要的布线。

8. 灵活使用丝网印刷

  • 丝网印刷可用于标注各种有用信息,以便电路板制造者、服务或测试工程师、安装人员或设备调试人员将来使用。
  • 不仅标示清晰的功能和测试点标签,还要尽可能标示元件和连接器的方向,即使是将这些注释印刷在电路板使用的元件下表面(在电路板组装后)。
  • 在电路板上下表面充分应用丝网印刷技术能够减少重复工作并精简生产过程。

9. 必选去耦电容

  • 不要试图通过避免解耦电源线并依据元件数据表中的极限值优化你的设计。
  • 电容器价格低廉且坚固耐用,你可以尽可能多地花时间将电容器装配好,同时遵循法则六,使用标准值范围以保持库存整齐。

10. 生成PCB制造参数并在报送生产之前核实

  • 虽然大多数电路板制造商很乐意直接下载并帮你核实,但你自己最好还是先输出Gerber文件,并用免费阅览器检查是否和预想的一样,以避免造成误解。
  • 通过亲自核实,你甚至还会发现一些疏忽大意的错误,并因此避免按照错误的参数完成生产造成损失。

以上分享的法则在电路设计共享越来越广泛的今天,仍是印刷电路板设计的一个特色,而只要明确了这些基本规则,即使你是新手,也会轻松掌握PCB设计。

结论

在PCB线路板设计中,遵循黄金法则是确保高效电路性能和最小成本的关键。选择正确的网格,保持路径最短,合理利用电源层,分组相关元件,多次复制PCB设计,整合元件值,执行DRC,灵活使用丝网印刷,使用去耦电容,以及核实制造参数都是确保成功的关键步骤。

常见问题解答

1. PCB设计中为什么要选择正确的网格?

选择正确的网格可以确保匹配多元件的间距,最大程度地应用电路板,减少布局问题的发生。

2. 为什么要保持路径最短最直接?

保持路径最短最直接可以降低阻抗和寄生效应,特别适用于模拟和高速数字电路。

3. 为什么要多次复制PCB设计?

多次复制PCB设计有助于降低制造成本,特别是在使用制造商首选尺寸规格时。

4. 为什么要执行设计规则检查(DRC)?

执行DRC可以及时发现并解决布线中的关键问题,确保设计质量。

5. 为什么要使用去耦电容?

去耦电容可以提供稳定的电源,确保电路正常运行,尤其是在高频电路中。

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