PCB設計基礎淺談-Altium Designer

好玩的MATLAB

有很多初學pcb設計的伙伴，對于一些PCB設計規(guī)則可能不太熟悉，下面跟大家分享一些小飛哥平時畫圖注意的事項，希望對大家有些幫助，當然僅僅是一些基礎的，普通的PCB，有錯誤之處，歡迎大家批評指出。
        來吧，上干貨！
1、原理圖設計過程
1）器件封裝選定一般可以選擇已經(jīng)有的原理圖封裝，自己平時畫圖時可以建立自己的庫，把常用的原理圖封裝綜合起來，便于快速、準確的找到自己需要的封裝，對于一些比較特別的器件、或者自己沒有現(xiàn)成封裝的可以用，怎么辦呢，我們此時就要參考元器件的圖紙，根據(jù)標注的尺寸畫封裝，可以說這是每一個工程師必備的技能，簡單有效，不易出錯，就是比較復雜的可能會花點時間，大家有點耐心就OK的。
        2）原理圖規(guī)則要求
設計中功能模塊劃分要清晰，并用“String”作一定的注釋，所有注釋必須使用“String”，禁止使用“Nets”。
如果原理圖是使用現(xiàn)有原理圖變更而來，要使用中文“String”在原理圖上注明出處和添加部分的說明。
器件命名（Designator）及標稱值(Comment)、使用圖形符號。

       

序號	器件	圖形符號	標號	常用封裝	標稱	說明
1	電阻		R?	0805、0603、0402	5.1k，39	標稱值禁用：512，390，以免歧義。                                 其它電阻類器件可以定義為：電阻排RP?。
			自定義或其它
2	電容		C?	0805、0603、0402	39pf，0.1uf	標稱值禁用：390，104等，以免歧義。
			C?	RAD0.4、	33uf/16V
			自定義或其它
3	電感		L?	RAD0.2、1206、0805	10uH，4.7uH
			自定義或其它
4	二極管		D?	Axial0.4、1206、0805		開關二極管
			Axial0.4、1206、0805		穩(wěn)壓二極管
			LED?	RAD0.2、0805		發(fā)光二極管
5	三極管		Q?			開關管、放大管、達林頓、其它大電流驅動管
6	穩(wěn)壓器		U?			管腳>=3，如：7805、LM336、LM2576等
7	按鍵		K?			自彈起
					自鎖
8	晶體		X?			但晶振采用U?
9	IC		U?			包含IC、專用模塊、光藕等>=4腳，并周型管腳排列的器件。
10	接插件		J?
11	設置條		S?	SIP2	斷、閉	短路跳棒、撥動開關
			SIP3	選擇1或2
12	保險管		F?
13	電池		B?			也代表電池座

2、PCB設計
1) 器件封裝選定原則同原理圖封裝選�。�
        2) PCB元件布局根據(jù)產(chǎn)品部外殼形狀圖形（一般是CAD）在英制的情況下導入PCB，依照CAD上的層的標注設計PCB板框尺寸，（重點注意一些標注出來的元件的位置），這些器件擺放好后賦予不可移動屬性。
布局的基本原則：
(1)遵照“先大后小，先難后易”的布置原則，即重要的單元電路、核心元器件應當優(yōu)先布局。
(2)布局中應參考原理圖，根據(jù)單板的主信號流向規(guī)律安排主要元器件。
(3)布局應盡量滿足以下要求：總的連線盡可能短，關鍵信號線最短；高電壓、大電流信號與小電流，低電壓的弱信號完全分開；模擬信號與數(shù)字信號分開；高頻信號與低頻信號分開；高頻元器件的間隔要充分。
(4)相同結構電路部分，盡可能采用“對稱式”標準布局。
器件的放置原則：
(1)同類型插裝元器件在X或Y方向上應朝一個方向放置。同一種類型的有極性元件也要力爭在X或Y方向上保持一致，便于生產(chǎn)和檢驗。
(2)對于使用定制接頭的產(chǎn)品，在PCB背面接頭焊接區(qū)域，禁止放置其他器件。
(3)元器件的排列要便于調試和維修，亦即小元件周圍不能放置大元件、需調試的元、器件周圍要有足夠的空間。
(4)根據(jù)外殼要求將元件放置下相應位置。
IC去偶電容的布局要盡量靠近IC的電源管腳，并使之與電源和地之間形成的回路最短，元件布局時，應適當考慮使用同一種電源的器件盡量放在一起，以便于將來的電源分隔，布局完成后應向原理圖設計者咨詢布局的可行性和向外殼設計人員咨詢外殼是否存在干涉問題，確認單板、背板和接插件的信號對應關系，經(jīng)咨詢確認無誤后方可開始布線。
PCB設計時的一些規(guī)則：a)PCB的布線要求。（如果需要設計小于此間距的PCB，需要咨詢制版廠商）
(1)兩個信號線的最小間距：6MIL。如果需要設計小于此間距的PCB，需要咨詢制版廠或者他人。
(2)要求電源信號的最小線寬:6MIL—30MIL。
(3)信號的最小線寬：6MIL。
(4)過孔的最小孔徑:（外直徑24MIL,內(nèi)直徑12MIL）。
布局布線中的一些其它規(guī)則要求：
PCB板層選擇：通常選用雙層板，根據(jù)電路復雜度、信號抗干擾度而定。
元件排列：電阻、電容等封裝相同的器件，應整齊排列，盡可能等間距，橫平豎直，確保電路板外觀美觀；CPU和RAM距離短；必須采用手動布線，確保布線整齊、規(guī)則。


PCB板空隙：至少要大于最小線寬，如圖所示。

焊盤（Pad）：
多引腳芯片，如果有較多的管腳不使用，不使用的管腳不畫出來，但是為了固定芯片，芯片的最靠邊的管腳必須畫出，這些管腳的定義，必須進行標注.
(1) 用Pad尺寸具體情況具體設置；
(2) 器件的第一腳應為方焊盤（Rectangle），并在絲網(wǎng)層劃框標注。
(3) 為了增加焊盤焊接接觸面，部分Pad可以修改為橢圓形。
過孔（Via）：
過孔的最小孔徑:（外直徑24MIL,內(nèi)直徑12MIL）
(1)Via在PCB板上應比Pad尺寸小，常用Via尺寸32/16mil，不得小于24/12mil（6mil工藝）；
(2) 過孔盡量不要直線排列且應注意過孔間距。
(3) 大電流的信號連接若因改變層間連接使用過孔，最好使用多個。
(4) 對于有金屬外殼的器件下方盡可能少的使用過孔，避免腐蝕侵襲。
填充（Fill）：
(1)增加焊盤在PCB上的焊接面積，避免金屬化孔脫落。
(2)為了降低生產(chǎn)成本，對于器件不需要焊接的管腳，使用Fill屏蔽。但在芯片四個頂角上保留兩個引腳方便焊接固定芯片。
覆銅（Polygon
Plane):
PCB鋪銅時，定義距離信號線的最小間距:12MIL——25MIL。        
(1)常用覆銅參數(shù)：
GridSize(10
)、
TrackWidth(8)、
Length(3)、
45-DegreeHatch、
SurroungpadsWith(ArcS)，
選中“PourOverSameNet”
和“RemoveDeadCopper”。
(2)放置覆銅前，應在“規(guī)則”中進行相應設置，增加一個間距規(guī)則設置覆銅間距。
(3)頂層和底層的覆銅邊框（外形）相同。
(4)覆銅的net應為Gnd。
(5)對于上下層同一位置均有覆銅處，應多放置Via，減小Gnd線的電壓差。
絲網(wǎng)層：
(1)一般器件標注建議字體36/6mil；
(2)所有標注方向建議一致；
(3)使用標稱值，不使用標號；
(4)位置要合理，避開焊盤、過孔，建議器件焊接后不得被覆蓋。
(5)封裝外殼導電的器件，下方放置絲網(wǎng)“Fill”，避免PCB腐蝕短路，如晶體下方。
(6)絲網(wǎng)必須表明器件安裝（焊接）方向。IC得標注底平線在IC缺口位置。
(7)在管腳比較多的器件周圍環(huán)形標注PIN號碼，間隔20。
(8)特殊電源網(wǎng)絡進行標注，便于探測，如3.3V、1.8V等。

安裝（定位）孔：
(1)設置安裝孔必須要根據(jù)產(chǎn)品部機器殼體設計。
(2)安裝孔和器件之間間距除外殼要求外建議大于25mil
考慮PCB器件焊接的生產(chǎn)需求：
(1)IC分布要整齊，盡可能方向相同。
(2)器件封裝選擇要仔細，確保焊接時能分開工序。
(3)過孔和器件焊盤之間間距建議大于10mil，防止焊接時焊接錫外流，造成焊盤虛焊。
制作完PCB，必須運行DRC，進行檢測：短路、斷路等不良。
       
PCB繪制完畢后的自檢：1）手動檢查：僅保留KeepoutLayer和Connection，關閉其它所有顯示層，觀察是否還有剩余飛線；
2）手動逐線檢查：使用“select”
→“Connected Copper”，檢查連接的銅層。
3）其次還要檢測層定義、線寬、間距、焊盤、過孔設置；重點檢查器件布局的合理性，電源、地線網(wǎng)絡的走線，去耦、濾波電容的擺放等。
絲印標注
1)所有器件必須都有字符標識，稱為器件名稱標識，其字符標識框不能相互接觸，重疊，常見字符線寬6mil，線高36mil。
2)器件名稱字符組成：第一位為字母（如：R代表電阻，U代表集成電路），后面幾位為序號。
3)器件名稱標識絲印不能壓住任何焊盤。
4)有方向器件極性標識，應與器件上的標識圖案一致。
5)對于集成電路的文字標注方向，要與器件上文字方向一致。其他器件的絲印字符方向應在X或Y方向一致。
   

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