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印制电路板(PCB)图的绘制方法优化

时间:2026-01-23 理论教育 筱悦 版权反馈
【摘要】:设计时,如印制电路板的密度允许,焊盘不宜过小,因为太小则在焊接中极易脱落。在一些大电流的印制电路板上也多用此形式,它可获得大载流量。

1.印制电路板的布局

(1)元器件一般布局原则

元器件布局时,应根据电路原理图中所用的元器件形状和印制板面积的大小合理安排元器件的密度和各元器件的位置。确定元器件位置应按照先大后小、先整体后局部的原则进行,使电路中相邻元器件就近放置,排列整齐均匀。一般布局原则为

1)在通常条件下,所有的元器件均应布置在印制电路板的同一面上,只有在顶层元器件过密时,才能将一些高度有限并且发热量小的元器件,如贴片电阻、贴片电容、贴片IC等放在底层。

2)在保证电气性能的前提下,元器件应放置在栅格上且相互平行或垂直排列,以求整齐、美观,一般情况下不允许元器件重叠;元器件排列要紧凑,输入和输出元器件尽量远离。

3)某元器件或导线之间可能存在较高的电位差,应加大它们的距离,以免因放电、击穿而引起意外短路。

4)带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。

5)位于板边缘的元器件,离板边缘至少有2个板厚的距离。

6)元器件在整个板面上应分布均匀、疏密一致。

(2)按照信号走向布局原则

1)通常按照信号的流程逐个安排各个功能电路单元的位置,以每个功能电路的核心元器件为中心,围绕它进行布局。

2)元器件的布局应便于信号流通,使信号尽可能保持一致的方向。多数情况下,信号的流向安排为从左到右或从上到下,与输入端、输出端直接相连的元器件应当放在靠近输入、输出接插件或连接器的地方。

(3)布局中防止电磁干扰

1)对辐射电磁场较强的元器件,以及对电磁感应较灵敏的元器件,应加大它们相互之间的距离或加以屏蔽,元器件放置的方向应与相邻的印制导线交叉。

2)尽量避免高低电压元器件相互混杂、强弱信号的元器件交错在一起。

3)对于会产生磁场的元器件,如变压器、扬声器、电感等,布局时应注意减少磁力线对印制导线的切割,相邻元器件磁场方向应相互垂直,减少彼此之间的耦合。

4)对干扰源进行屏蔽,屏蔽罩应有良好的接地。

5)在高频工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数的影响。

(4)布局中防止热干扰

1)对于发热元器件,应优先安排在利于散热的位置,必要时可以单独设置散热器或小风扇,以降低温度,减少对邻近元器件的影响。

2)一些功耗大的集成块、大或中功率管、电阻等元器件,要布置在容易散热的地方,并与其他元器件隔开一定距离。

3)热敏元器件应紧贴被测元器件并远离高温区域,以免受到其他发热功当量元器件影响,引起误动作。

4)双面放置元器件时,底层一般不放置发热元器件。

(5)可调元器件的布局

对于电位器、可变电容器、可调电感线圈或微动开关等可调元器件的布局应考虑整机的结构要求,若是机外调节,其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应;若是机内调节,则应放置在印制电路板便于调节的地方。

2.印制电路板的轮廓形状与大小

(1)印制导线的宽度

印制导线的宽度由该导线工作电流决定。印制导线是由铜箔组成,尽管铜是一种良导体,但毕竟有一定电阻,且电阻随温度变化,同时流过一定强度的电流又会引起导线温度升高。一般导线的宽度可选在0.3~2mm之间。

导线的宽度通常考虑以下原则:

1)电源线及地线,在板面允许的条件下尽量宽一些。

2)对较长的导线,即使工作电流不大,也应适当加宽以减小导线压降对电路的影响。

3)一般信号获取和处理电路,包括常用TTL、CMOS、非功率运放、RAM、ROM、微处理器等电路部分,可不考虑导线宽度。(https://www.xing528.com)

4)一般安装密度不大的印制电路板,印制导线宽度不小于0.5mm为宜,手工制作的板子应不小于0.8mm。

(2)印制导线的间距

导线之间距离的确定,应当考虑导线之间的绝缘电阻和击穿电压在最坏的工作条件下的要求。印制导线越短,间距越大,则绝缘电阻按比例增加。另外,如果两条导线间距很小,信号传输时的串扰就会增加。一般情况下,导线之间距离等于导线的宽度即可,但不能小于1mm。

(3)印制导线的走向与形状

导线的形状一般要注意平直均匀,斜线均匀,曲线均匀,非曲线均匀。导线走向应该注意下列几点:

1)印制导线的走向不能有急剧的拐弯和尖角,拐角不得小于90°。这是因为很小的内角在制板时难于腐蚀,而在过尖的外角处,铜箔容易剥离或翘起。最佳的拐弯形式是平缓的过渡,即拐角的内角和外角最好都是圆弧。

2)导线通过两个焊盘之间而不与它们连通时,应该与它们保持最大而相等的间距;同样,导线与导线之间的距离也应当均匀地相等并且保持最大。

3)导线与焊盘的连接处的过渡也要圆滑,避免出现小尖角。

4)焊盘之间导线的连接:当焊盘之间的中心距小于一个焊盘的外径D时,导线的宽度可以和焊盘的直径相同;如果焊盘之间的中心距比D大时,则应减小导线的宽度;如果一条导线上有三个以上焊盘,它们之间的距离应该大于2D

导线走向与形状选用原则如图8-24所示。

图示

图8-24 导线走向与形状选用原则

a)避免采用 b)优先采用

(4)焊盘形状

元器件通过板上的引线孔,用焊锡焊接固定在印制电路板上,印制导线把焊盘连接起来,实现元器件在电路中的电气连接。引线孔及其周围的铜箔称为焊盘。在印制电路中,不必拘泥于一种形式的焊盘,要根据实际情况灵活变换。比较常见焊盘有

1)岛形焊盘:焊盘犹如水上小岛,故称岛形焊盘。电视机、收录机等家用电器产品中几乎均采用这种焊盘。这种焊盘利于元器件密集固定,并可大量减少印制导线的长度和根数,能在一定程度上抑制分布参数对电路造成的影响。此外,焊盘与印制线合为一体后,铜箔面积加大,使焊盘和印制导线的抗剥强度增加,因而能降低选用敷铜板的档次,降低产品成本。

2)圆形焊盘:焊盘与穿线孔为一同心圆。其外径一般为2~3倍孔径。设计时,如印制电路板的密度允许,焊盘不宜过小,因为太小则在焊接中极易脱落。

3)方形焊盘:印制电路板上元器件大而少,且印制导线简单时多采用这种设计形式,这种设计形式简单、精度要求低。在一些手工制作的印制板中,常用这种方式,因为只需用刀刻断或刻掉一部分铜箔即可。在一些大电流的印制电路板上也多用此形式,它可获得大载流量。

(5)引线孔与过孔

1)引线孔:引线孔钻在焊盘中心,有电气连接和机械固定双重作用。引线孔直径应稍大于元器件引线直径,其大小与工艺有关,孔过小不仅安装困难,而且焊锡不能润湿金属孔,孔过大容易形成气孔等焊接缺陷。

2)过孔:也称为连接孔,作用仅为不同层间电气连接。尺寸越小则布线密度越高,一般电路过孔直径可取0.6~0.8mm,高密度板可减小到0.4mm,甚至用盲孔方式,即过孔完全用金属填充。过孔的最小极限受制板厂技术设备条件的制约。

3.印制导线的表现形式及绘制方法

印制导线有以下四种表现形式,如图8-25所示。

1)双线轮廓表示如图8-25a所示,在AutoCAD中可以用多线或偏移等绘图与编辑命令绘制。

2)双线轮廓内涂色表示如图8-25b所示,在AutoCAD中可以用多线或多段线命令绘制。

3)双线轮廓内剖面符号表示如图8-25c所示,在AutoCAD中可以用多线结合图案填充命令绘制。

4)单线表示如图8-25d所示,在AutoCAD中可以用画直线结合其他绘图命令绘制。

根据GB/T 1360—1998《印制电路网格体系》规定,印制电路板图布置在直角坐标系中,可借助坐标纸上方格正确地表达在印制电路板上元器件的坐标位置。

图示

图8-25 印制导线四种表现形式

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