一塊好的電路板,除了實現電路原理功能之外,還要考慮 EMI、EMC、ESD(靜電釋放)、信號完整性等電氣特性,也要考慮機械結構、大功耗芯片的散熱問題,在此基礎上再考慮電路板的美觀問題,就像進行藝術雕刻一樣,對其每一個細節(jié)進行斟酌。接下來深圳PCB設計公司-宏力捷電子為大家介紹下PCB設計布局約束原則。
在對PCB元件布局時經常會有以下幾個方面的考慮。
1. PCB 板形與整機是否匹配?
2. 元件之間的間距是否合理?有無水平上或高度上的沖突?
3. PCB 是否需要拼版?是否預留工藝邊?是否預留安裝孔?如何排列定位孔?
4. 如何進行電源模塊的放置及散熱?
5. 需要經常更換的元件放置位置是否方便替換?可調元件是否方便調節(jié)?
6. 熱敏元件與發(fā)熱元件之間是否考慮距離?
7. 整板 EMC 性能如何?如何布局能有效增強抗干擾能力?
對于元件和元件之間的間距問題,基于不同封裝的距離要求不同和 Altium Designer 自身的特點,如果通過規(guī)則設置來進行約束,設置太過復雜,較難實現。一般是在機械層上畫線來標出元件的外圍尺寸,這樣當其他元件靠近時,就大概知道其間距了。這對于初學者非常實用,也能使初學者養(yǎng)成良好的PCB設計習慣。
常見PCB設計布局約束原則
通過以上的考慮分析,可以對常見PCB設計布局約束原則進行如下分類。
元件排列原則
1. 在通常條件下,所有的元件均應布置在 PCB 的同一面上,只有在頂層元件過密時,才能將一些高度有限并且發(fā)熱量小的元件(如貼片電阻、貼片電容、貼片 IC 等)放在底層。
2. 在保證電氣性能的前提下,元件應放置在柵格上且相互平行或垂直排列,以求整齊、美觀。一般情況下不允許元件重疊,元件排列要緊湊,輸入元件和輸出元件盡量分開遠離,不要出現交叉。
3. 某些元件或導線之間可能存在較高的電壓,應加大它們的距離,以免因放電、擊穿而引起意外短路,布局時盡可能地注意這些信號的布局空間。
4. 帶高電壓的元件應盡量布置在調試時手不易觸及的地方。
5. 位于板邊緣的元件,應該盡量做到離板邊緣有兩個板厚的距離。
6. 元件在整個板面上應分布均勻,不要這一塊區(qū)域密,另一塊區(qū)域疏松,提高產品的可靠性。
按照信號走向布局原則
1. 放置固定元件之后,按照信號的流向逐個安排各個功能電路單元的位置,以每個功能電路的核心元件為中心,圍繞它進行局部布局。
2. 元件的布局應便于信號流通,使信號盡可能保持一致的方向。在多數情況下,信號的流向安排為從左到右或從上到下,與輸入、輸出端直接相連的元件應當放在靠近輸入、輸出接插件或連接器的地方。
防止電磁干擾
1. 對于輻射電磁場較強的元件及對電磁感應較靈敏的元件,應加大它們相互之間的距離,或考慮添加屏蔽罩加以屏蔽。
2. 盡量避免高、低電壓元件相互混雜及強、弱信號的元件交錯在一起。
3. 對于會產生磁場的元件,如變壓器、揚聲器、電感等,布局時應注意減少磁力線對印制導線的切割,相鄰元件磁場方向應相互垂直,減少彼此之間的耦合。圖 9-2 所示為電感與電感垂直 90°進行布局。
4. 對干擾源或易受干擾的模塊進行屏蔽,屏蔽罩應有良好的接地。屏蔽罩的規(guī)劃如圖 9-3 所示。
抑制熱干擾
1. 對于發(fā)熱元件,應優(yōu)先安排在利于散熱的位置,必要時可以單獨設置散熱器或小風扇,以降低溫度,減小對鄰近元件的影響。
2. 一些功耗大的集成塊、大功率管、電阻等,要布置在容易散熱的地方,并與其他元件隔開一定距離。
3. 熱敏元件應緊貼被測元件并遠離高溫區(qū)域,以免受到其他發(fā)熱功當量元件的影響,引起誤動作。
4. 雙面放置元件時,底層一般不放置發(fā)熱元件。
可調元件布局原則
對于電位器、可變電容器、可調電感線圈、微動開關等可調元件的布局,應考慮整機的結構要求:若是機外調節(jié),其位置要與調節(jié)旋鈕在機箱面板上的位置相適應;若是機內調節(jié),則應放置在 PCB 上便于調節(jié)的地方。
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