画板经验

山有木兮 · 发表于 2019-3-5 16:21:00

一、电脑上打开PCB设计图，把短路的网络点亮，看看什么地方离得最近，最容易连到一块。特别要注意IC内部的短路。

二、如果是人工焊接，要养成好的习惯：

1、焊接前要目视检查一遍PCB板，并用万用表检查关键电路（特别是电源与地）是否短路；

2、每次焊接完一个芯片就用万用表测一下电源和地是否短路；

3、焊接时不要乱甩烙铁，如果把焊锡甩到芯片的焊脚上（特别是表贴元件），就不容易查到。

三、发现有短路现象。拿一块板来割线（特别适合单/双层板），割线后将每部分功能块分别通电,逐步排除。

四、使用短路定位分析仪器

五、如果有BGA芯片，由于所有焊点被芯片覆盖看不见，而且又是多层板（4层以上），因此最好在设计时将每个芯片的电源分割开，用磁珠或0欧电阻连接，这样出现电源与地短路时，断开磁珠检测，很容易定位到某一芯片。由于BGA的焊接难度大，如果不是机器自动焊接，稍不注意就会把相邻的电源与地两个焊球短路。

六、小尺寸的表贴电容焊接时一定要小心，特别是电源滤波电容（103或104），数量多，很容易造成电源与地短路。当然，有时运气不好，会遇到电容本身是短路的，因此最好的办法是焊接前先将电容检测一遍。

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线的效果，因此可以这样认为，合理的布局是PCB设计成功的第一步。

尤其是预布局，是思考整个电路板，信号流向、散热、结构等架构的过程。如果预布局是失败的，后面的再多努力也是白费。

1、考虑整体
一个产品的成功与否，一是要注重内在质量，二是兼顾整体的美观，两者都较完美才能认为该产品是成功的。
在一个PCB板上，元件的布局要求要均衡，疏密有序，不能头重脚轻或一头沉。
PCB是否会有变形？
是否预留工艺边？
是否预留MARK点？
是否需要拼板？
多少层板，可以保证阻抗控制、信号屏蔽、信号完整性、经济性、可实现性？
2、排除低级错误
印制板尺寸是否与加工图纸尺寸相符？能否符合PCB制造工艺要求？有无定位标记？
元件在二维、三维空间上有无冲突？
元件布局是否疏密有序，排列整齐？是否全部布完？
需经常更换的元件能否方便的更换？插件板插入设备是否方便？
热敏元件与发热元件之间是否有适当的距离？
调整可调元件是否方便？
在需要散热的地方，装了散热器没有？空气流是否通畅？
信号流程是否顺畅且互连最短？
插头、插座等与机械设计是否矛盾？
线路的干扰问题是否有所考虑？

3、旁路或去耦电容
在布线时，模拟器件和数字器件都需要这些类型的电容，都需要靠近其电源引脚连接一个旁路电容，此电容值通常为 0.1μF。引脚尽量短，减小走线的感抗，且要尽量靠近器件。
在电路板上加旁路或去耦电容，以及这些电容在板上的布置，对于数字和模拟设计来说都属于基本常识，但其功能却是有区别的。在模拟布线设计中旁路电容通常用于旁路电源上的高频信号，如果不加旁路电容，这些高频信号可能通过电源引脚进入敏感的模拟芯片。一般来说，这些高频信号的频率超出模拟器件抑制高频信号的能力。如果在模拟电路中不使用旁路电容的话，就可能在信号路径上引入噪声，更严重的情况甚至会引起振动。而对于控制器和处理器这样的数字器件来说，同样需要去耦电容，但原因不同。这些电容的一个功能是用作“微型”电荷库，这是因为在数字电路中，执行门状态的切换(即开关切换)通常需要很大的电流，当开关时芯片上产生开关瞬态电流并流经电路板，有这额外的“备用”电荷是有利的。如果执行开关动作时没有足够的电荷，会造成电源电压发生很大变化。电压变化太大，会导致数字信号电平进入不确定状态，并很可能引起数字器件中的状态机错误运行。流经电路板走线的开关电流将引起电压发生变化，由于电路板走线存在寄生电感，则可采用如下公式计算电压的变化： V=Ldl/dt 其中 V=电压的变化 L=电路板走线感抗 dI=流经走线的电流变化 dt=电流变化的时间因此，基于多种原因，在供电电源处或有源器件的电源引脚处施加旁路(或去耦)电容是非常好的做法。

4、输入电源，如果电流比较大，建议减少走线长度和面积，不要满场跑

输入上的开关噪声耦合到了电源输出的平面。输出电源的MOS管的开关噪声影响了前级的输入电源。
如果电路板上存在大量大电流DCDC，则有不同频率，大电流高电压跳变干扰。
所以我们需要减小输入电源的面积，满足通流就可以。所以在电源布局的时候，要考虑避免输入电源满板跑。

5、电源线和地线
电源线和地线的位置良好配合，可以降低电磁干扰(EMl)的可能性。如果电源线和地线配合不当，会设计出系统环路，并很可能会产生噪声。电源线和地线配合不当的 PCB 设计示例如图所示。在此电路板上，使用不同的路线来布电源线和地线，由于这种不恰当的配合，电路板的电子元器件和线路受电磁干扰 (EMI)的可能性比较大。
6、数模分离
在每个 PCB 设计中，电路的噪声部分和“安静”部分(非噪声部分)要分隔开。一般来说，数字电路可以容忍噪声干扰，而且对噪声不敏感(因为数字电路有较大的电压噪声容限)；相反，模拟电路的电压噪声容限就小得多。两者之中，模拟电路对开关噪声最为敏感。在混合信号系统的布线中，这两种电路要分隔开。
电路板布线的基本知识既适用于模拟电路，也适用于数字电路。一个基本的经验准则是使用不间断的地平面，这一基本准则可降低了数字电路中的 dI／dt(电流随时间的变化)效应，因为 dI／dt 效应会造成地的电势并使噪声进入模拟电路。数字和模拟电路的布线技巧基本相同，但有一点除外。对于模拟电路，还要另外一点需要注意，就是要将数字信号线和地平面中的回路尽量远离模拟电路。这一点可以通过如下做法来实现：将模拟地平面单独连接到系统地连接端，或者将模拟电路放置在电路板的最远端，也就是线路的末端。这样做是为了保持信号路径所受到的外部干扰最小。对于数字电路就不需要这样做，数字电路可容忍地平面上的大量噪声，而不会出现问题。

7、散热考虑
在布局过程中，需要考虑散热风道，散热死角；热敏感器件不要放在热源风后面。优先考虑DDR这样散热困难户的布局位置。避免由于热仿真不通过，导致反复调整。

印制电路板的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系，这里仅就PCB抗干扰设计的几项常用措施做一些说明。

1.电源线设计：
根据印制线路板电流的大小，尽量加租电源线宽度，减少环路电阻。同时、使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力。

2.地线设计的原则：
(1)数字地与模拟地分开。若线路板上既有逻辑电路又有线性电路，应使它们尽量分开。低频电路的地应尽量采用单点并联接地，实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地，地线应短而租，高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔。
(2)接地线应尽量加粗。若接地线用很纫的线条，则接地电位随电流的变化而变化，使抗噪性能降低。因此应将接地线加粗，使它能通过三倍于印制板上的允许电流。如有可能，接地线应在2~3mm以上。
(3)接地线构成闭环路。只由数字电路组成的印制板，其接地电路布成团环路大多能提高抗噪声能力。

3.退藕电容配置：
PCB设计的常规做法之一是在印制板的各个关键部位配置适当的退藕电容。退藕电容的一般配置原则是：
(1)电源输入端跨接10~100uf的电解电容器。如有可能，接100uF以上的更好。
(2)原则上每个集成电路芯片都应布置一个0.01pF的瓷片电容，如遇印制板空隙不够，可每4~8个芯片布置一个1~10pF的钽电容。
(3)对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的器件，如RAM、ROM存储器件，应在芯片的电源线和地线之间直接接入退藕电容。
(4)电容引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有引线。
(5)在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时．操作它们时均会产生较大火花放电，必须采用RC电路来吸收放电电流。一般R取1~2K，C取2.2~47UF。
(6) CMOS的输入阻抗很高，且易受感应，因此在使用时对不用端要接地或接正电源
线路板的制造工艺发展很快，不同类型和不同要求的线路板打样采取不同的工艺，但其基本工艺流程是一致的。一般都要经历胶片制版、图形转移、化学蚀刻、过孔和铜箔处理、助焊和阻焊处理等过程。其中线路板设计是最基础的。

一、加工层次定义不明确
　　单面板设计在TOP层，如不加说明正反做，也许制出来板子装上器件而不好焊接。
　　二、大面积铜箔距外框距离太近
　　大面积铜箔距外框应至少保证0.2mm以上间距，因在铣外形时如铣到铜箔上容易造成铜箔起翘及由其引起阻焊剂脱落问题。
　　三、用填充块画焊盘
　　用填充块画焊盘在设计线路时能够通过DRC检查，但对于加工是不行，因此类焊盘不能直接生成阻焊数据，在上阻焊剂时，该填充块区域将被阻焊剂覆盖，导致器件焊装困难。
　　四、电地层又是花焊盘又是连线
　　因为设计成花焊盘方式电源，地层与实际印制板上图像是相反，所有连线都是隔离线，画几组电源或几种地隔离线时应小心，不能留下缺口，使两组电源短路，也不能造成该连接区域封锁。
　　五、字符乱放
　　字符盖焊盘SMD焊片，给印制板通断测试及元件焊接带来不便。字符设计太小，造成丝网印刷困难，太大会使字符相互重叠，难以分辨。
　　六、表面贴装器件焊盘太短
　　这是对通断测试而言，对于太密表面贴装器件，其两脚之间间距相当小，焊盘也相当细，安装测试针，必须上下交错位置，如焊盘设计太短，虽然不影响器件安装，但会使测试针错不开位。
　　七、单面焊盘孔径设置
　　单面焊盘一般不钻孔，若钻孔需标注，其孔径应设计为零。如果设计了数值，这样在产生钻孔数据时，此位置就出现了孔座标，而出现问题。单面焊盘如钻孔应特殊标注。
　　八、焊盘重叠
　　在钻孔工序会因为在一处多次钻孔导致断钻头，导致孔损伤。多层板中两个孔重叠，绘出底片后表现为隔离盘，造成报废。
　　九、设计中填充块太多或填充块用极细线填充
　　产生光绘数据有丢失现象，光绘数据不完全。因填充块在光绘数据处理时是用线一条一条去画，因此产生光绘数据量相当大，增加了数据处理难度。
　　十、图形层滥用
　　在一些图形层上做了一些无用连线，本来是四层板却设计了五层以上线路，使造成误解。违反常规性设计。设计时应保持图形层完整和清晰。
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PCB layout工程师每天对着板子成千上万条走线，各种各样的封装，重复着拉线的工作，也许很多人会觉得是很枯燥无聊的工作内容。看似软件操作搬运工，其实设计人员在过程中要在各种设计规则之间做取舍，兼顾性能，成本，工艺等各个方面，又要注意到板子布局的合理整齐，并没有看上去的那么简单，需要更多的智慧。好的工作习惯，会让你受益匪浅，使你的设计更合理，生产更容易，性能更好。下面给大家列出以下六个让你受益匪浅的好习惯。
　　(一) 细节决定成败
　　PCB设计是一个细致的工作，需要的就是细心和耐心。刚开始做设计的新手经常犯的错误就是一些细节错误。器件管脚弄错了，器件封装用错了，管脚顺序画反了等等，有些可以通过飞线来解决，有些可能就让一块板子直接变成了废品。画封装的时候多检查一遍，投板之前把封装打印出来和实际器件比一下，多看一眼，多检查一遍不是强迫症，只是让这些容易犯的低级错误尽量避免。否则设计的再好看的板子，上面布满飞线，也就远谈不上优秀了。
　　(二) 学会设置规则
　　其实现在不光高级的PCB设计软件需要设置布线规则，一些简单易用的PCB工具同样可以进行规则设置。人脑毕竟不是机器，那就难免会有疏忽有失误。所以把一些容易忽略的问题设置到规则里面，让电脑帮助我们检查，尽量避免犯一些低级错误。另外，完善的规则设置能更好的规范后面的工作。所谓磨刀不误砍柴工，板子的规模越复杂规则设置的重要性越突出。现在很多EDA工具都有自动布线功能，如果规则设置足够详细，让工具自己帮你去设计，你在一旁喝杯咖啡，不是更惬意的事情吗?
　　(三) 为别人考虑的越多，自己的工作越少
　　在进行PCB设计的时候，尽量多考虑一些最终使用者的需求。比如，如果设计的是一块开发板，那么在进行PCB设计的时候就要考虑放置更多的丝印信息，这样在使用的时候会更方便，不用来回的查找原理图或者找设计人员支持了。如果设计的是一个量产产品，那么就要更多的考虑到生产线上会遇到的问题，同类型的器件尽量方向一致，器件间距是否合适，板子的工艺边宽度等等。这些问题考虑的越早，越不会影响后面的设计，也可以减少后面支持的工作量和改板的次数。看上去开始设计上用的时间增加了，实际上是减少了自己后续的工作量。在板子空间信号允许的情况下，尽量放置更多的测试点，提高板子的可测性，这样在后续调试阶段同样能节省更多的时间，给发现问题提供更多的思路。

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　　(四) 画好原理图
　　很多工程师都觉得layout工作更重要一些，原理图就是为了生成网表方便PCB做检查用的。其实，在后续电路调试过程中原理图的作用会更大一些。无论是查找问题还是和同事交流，还是原理图更直观更方便。另外养成在原理图中做标注的习惯，把各部分电路在layout的时候要注意到的问题标注在原理图上，对自己或者对别人都是一个很好的提醒。层次化原理图，把不同功能不同模块的电路分成不同的页，这样无论是读图还是以后重复使用都能明显的减少工作量。使用成熟的设计总是要比设计新电路的风险小。每次看到把所有电路都放在一张图纸上，一片密密麻麻的器件，脑袋就能大一圈。
　　(五) 好好进行电路布局
　　心急的工程师画完原理图，把网表导入PCB后就迫不及待的把器件放好，开始拉线。其实一个好的PCB布局能让你后面的拉线工作变得简单，让你的PCB工作的更好。每一块板子都会有一个信号路径，PCB布局也应该尽量遵循这个信号路径，让信号在板子上可以顺畅的传输，人们都不喜欢走迷宫，信号也一样。如果原理图是按照模块设计的，PCB也一样可以。按照不同的功能模块可以把板子划分为若干区域。模拟数字分开，电源信号分开，发热器件和易感器件分开，体积较大的器件不要太靠近板边，注意射频信号的屏蔽等等……多花一分的时间去优化PCB的布局，就能在拉线的时候节省更多的时间。
　　(六) 尝试着去做仿真
　　仿真往往是PCB设计工程师不愿意去碰的东西。也许有人会说，即使我仿真了，实际制作出来的PCB和仿真结果还是会有区别，那我还去浪费时间做仿真干嘛?我不仿真做出来的板子不是一样工作的好好的?对这种想法很无奈。一两次设计没有问题，不代表以后不会出问题。虽然仿真结果和实际结果有差异，但仿真能表现出正确的变化趋势，根据趋势我们能做出自己的判断。刚开始可能会有困难，对仿真参数仿真模型一头雾水，这都是很正常的。只要开始，慢慢去做，慢慢去积累，就会让你体会到仿真的重要性。在板子完成之前提前判断出容易出问题的位置，提前解决它，避免问题的发生。仿真做的多了，就会从根本上弄明白问题产生的原因，对自己设计能力的提高也会有很大帮助。