一、优化设计步骤
接到一个PCB设计任务。首先得确定整机结构、电路原理、主要元器件及部件、印制电路板外形及分板、印制板对外连接形式等内容,然后进入设计准备阶段。准备阶段要了解电路原理和组成,各功能电路的相互关系及信号流向,对电路工作时可能发热、可能产生干扰等情况心中有数;了解印制板工作环境和工作时间等;了解主要工作参数,如最高工作电压、最大电流和工作频率;电路是模拟、数字或者是模数混合电路;了解主要元器件和部件的型号、外形尺寸、封装,必要时取得样品。这都是我们确定设计方案的重要依据。印制电路设计大略经过以下步骤:
(1)确定PCB形状、分板、板层数,连接形式
(2)规则整板原件布局
(3)布线一般布线和布局往往需要反复几次以求满意的效果。
二、科学布局
在设计中,布局是一个重要的环节。布局结果的好坏将直接影响布局的效果,因此可以这样认为,合理的布局是PCB设计成功的第一步。在PCB的机械尺寸确立后,根据印制电路板的安装方式、安装位置确定好PCB的板面尺寸。然后确立特殊元件的位置。最后根据各单元的功能对其他元件进行布局。实际操作过程可以遵循以下原则:
(1)元器件(特别是大的器件)应尽可能布置在印制电路板的同一面。
(2)元器件的排列和间距要合理,同类器件尽可能按照相同的方向排列。
(3)将高频元件集中,尽量缩短他们之间的连线,减少相互间的电磁干扰。
(4)应该加大有较高电位差的器件或导线间的距离,避免放电引起意外短路。另外应该注意的是,高压器件应该放在调试时不容易碰到的地方。
(5)比较重的器件应该用支架固定;对于发热严重的器件要考虑散热问题;热敏元件应该远离这些发热严重的元件。
(6)对于可调元件如电位器、微动开关等器件要考虑调节方式和调节位置。如果采用机内调节,那么应该放在线路板边易于调试的地方;如果为机外调节,那么应该注意与机箱面板调节旋钮的配合问题。在我们的产品中各个印制电路板是以插件的形式安装的,所以对于电位器、复归按钮等特殊元件放在板边易于接触的地方。
(7)考虑器件之间的相互位置,特别是采用座式安装的器件(如PLCC封装座),避免安装矛盾。贴片元件的间距如果可能应该尽量大。
(8)留出印制板定位孔和固定支架的位置。
总之,在布局时,考虑信号的流通,并使信号尽可能保持一致的方向。以每个功能单元的核心器件为中心,围绕它来进行布局。同时要尽量使元器件均匀、整齐、紧凑地排列,使整体疏密一致,避免头重脚轻。并且要尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。位于电路板边缘的元器件距板边的距离应根据具体情况确定,但一般距离板边不小于2mm.许继工艺要求尽量不小于5mm.在大于200×150mm时还应该考虑电路板的机械强度。
(9)最后应该在以下几个方面对印制板的布局进行检查:a.印制板尺寸是否与加工尺寸相符,能否符合印制板的制造工艺要求,有无预留定位标记位置。b.元件间有无位置冲突,元件高度与安装空间是不是相符。c.元件布局是不是全部布完,器件是否全部调入,排列是否整齐、美观。d.特殊元件位置是否正确。e.与其它部分配合的插头、插座等与机械设计是否相一致。f.线路板的抗干扰问题。