PCB的基本功能及五大基本要素总结

发布时间：2025-04-14 17:49
作者：AMEYA360
来源：网络
阅读量：185

　　1、什么是PCB

　　PCB：英文名称，Printed circuit board;中文名称，印刷电路板。是电子工程师最熟悉的一个专业术语之一。没有焊接电子元器件的裸板PCB又被称为PWB(Printed Wiring Board，印刷线路板)。本文总结PCB的基本要素，帮助电子工程师更深入和全面的认识PCB。

PCB的基本功能及五大基本要素总结

　　2、PCB的功能

　　PCB的最基本功能是提供电子元器件的载体，并提供电子元器件之间的连接线网络。同时PCB板还具有绝缘，隔热，防潮等功能。3、PCB的五个基本要素用

　　要素一：载板

　　PCB的载板又称为基板，是安装和固定电子元器件的板子。按照PCB基板的材料和机械特性不同，常用的载板有FR-4，FPC软板，铝基板，铜基板，罗杰斯板和铁氟龙板等。

　　要素二：导线

　　普通导线和电源及地平面均是PCB的导线，PCB的导线由整片的铜箔构成，通过刻蚀形成线条或网格，并完成电子元器件之间的电气连接。

　　要素三：PAD

　　PAD又称为焊盘，如果将电子元器件直接焊接到PCB的导线上，是不可靠的。通常在导线的末端增加PAD，用于焊接电子元件，将电子元器件焊接到PAD上，更加牢固和可靠。通孔和表贴的焊盘均被称为PAD。

　　要素四：绿油

　　绿油是PCB表层的绿色(或其他颜色)颜料，又被成为阻焊(solder mask)。具有绝缘和防护的功能，也可以放置电子元器件焊接错位或焊接管脚间连焊。

　　要素五：丝印

　　丝印是在绿油表面上印制的图形，数字，文字等信息，用于指导焊接和记录PCB的版本号。


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　　在维修电路板时，有时候需要测量板子上某一点的电位，来判断到底是哪里出了问题。而参考点的选取一般都是选择电源的负极，也就是GND地线。　　如何快速寻找出板子中的地线，就成了必须要掌握的知识了。　　下面笔者总结了几种方法供大家参考一下。　　01通过电解电容来查找GND　　上图中是一个电磁炉主板，我们要找地线，首先要找到板子最大的那个电解电容。　　一般情况下比较大的电解电容都是作为电源滤波的一种元件，它的负极就是GND了。　　上图中你看到的最大的电解电容就是一个电源滤波电容，它是从整流桥整流输出约300伏的脉动直流电，再经过此电容滤波才能输出比较平滑的直流电。它的负极就是直流电源的负极，也就是我们要找的GND地线。　　02通过查看大片铜箔来确认GND　　上图中是一个两层板，图中标有红圈的那几个点就是地线，可以看出它和大片的铜箔相连。这是由于地线有屏蔽作用，可以有效减小地线环路带来的干扰，所以线路板中的地线铜箔一般都是成片出现的。　　03通过查看连接插件上的标识来确认GND　　如上图，一般在板子的接插件处都有各种信号的标识，我们可以通过查看这个标识来确认地线，比如上图红线圈内的GND就是地线了。　　04通过集成芯片来查找　　在线路板中通常有着各种各样的集成电路，这些集成电路如果要正常工作都需要有供电电源，可以通过查看芯片的引脚来确认GND。　　如上图，这是一个8脚的比较器，通过查找它的资料可以看出它每个脚的功能 ，只要知道第四脚为GND就可以在板子上找到地线了。
2025-04-14 17:45 阅读量：182
一文了解PCB设计要点
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一文了解PCB设计要点

　　一文了解PCB设计要点！       一、资料输入阶段　　在流程上接收到的资料是否齐全(包括：原理图、*.brd文件、料单、PCB设计说明以及PCB设计或更改要求、标准化要求说明、工艺设计说明等文件)。　　确认PCB模板是最新的。　　时钟器件布局是否合理。　　确认模板的定位器件位置无误。　　PCB设计说明以及PCB设计或更改要求、标准化是否明确。　　确认外形图上的禁止布放器件和布线区已在PCB模板上体现。　　比较外形图，确认PCB所标注尺寸及公差无误，金属化孔和非金属化孔定义准确。　　确认PCB模板准确无误后最好锁定该结构文件，以免误操作被移动位置。　　二、布局后检查阶段　　01器件检查　　确认所有器件封装是否与公司统一库一致，是否已更新封装库(用viewlog检查运行结果)如果不一致，一定要更新Symbols。　　母板与子板，单板与背板，确认信号对应，位置对应，连接器方向及丝印标识正确，且子板有防误插措施，子板与母板上的器件不应产生干涉。　　元器件是否100%放置。　　打开器件TOP和BOTTOM层的place-bound， 查看重叠引起的DRC是否允许。　　Mark点是否足够且必要。　　较重的元器件，应该布放在靠近PCB支撑点或支撑边的地方，以减少PCB的翘曲。　　与结构相关的器件布好局后最好锁住，防止误操作移动位置。　　压接插座周围5mm范围内，正面不允许有高度超过压接插座高度的元件，背面不允许有元件或焊点。　　确认器件布局是否满足工艺性要求(重点关注BGA、PLCC、贴片插座)。　　金属壳体的元器件，特别注意不要与其它元器件相碰，要留有足够的空间位置。　　接口相关的器件尽量靠近接口放置，背板总线驱动器尽量靠近背板连接器放置。　　波峰焊面的CHIP器件是否已经转换成波峰焊封装。　　手工焊点是否超过50个。　　在PCB上轴向插装较高的元件，应该考虑卧式安装。留出卧放空间。并且考虑固定方式，如晶振的固定焊盘。　　需要使用散热片的器件，确认与其它器件有足够间距，并且注意散热片范围内主要器件的高度。　　02功能检查　　数模混合板的数字电路和模拟电路器件布局时是否已经分开，信号流是否合理。　　A/D转换器跨模数分区放置。　　时钟器件布局是否合理。　　高速信号器件布局是否合理。　　端接器件是否已合理放置(源端匹配串阻应放在信号的驱动端;中间匹配的串阻放在中间位置;终端匹配串阻应放在信号的接收端)　　信号线以不同电平的平面作为参考平面，当跨越平面分割区域时，参考平面间的连接电容是否靠近信号的走线区域。　　保护电路的布局是否合理，是否利于分割。单板电源的保险丝是否放置在连接器附近，且前面没有任何电路元件。　　确认强信号与弱信号(功率相差30dB)电路分开布设。　　IC器件的去耦电容数量及位置是否合理。　　是否按照设计指南或参考成功经验放置可能影响EMC实验的器件。如：面板的复位电路要稍靠近复位按钮。　　03发热　　对热敏感的元件(含液态介质电容、晶振)尽量远离大功率的元器件、散热器等热源。　　布局是否满足热设计要求，散热通道(根据工艺设计文件来执行)。　　04电源　　是否IC电源距离IC过远。　　LDO及周围电路布局是否合理。　　模块电源等周围电路布局是否合理。　　电源的整体布局是否合理。　　05规则设置　　是否所有仿真约束都已经正确加到Constraint Manager中。　　是否正确设置物理和电气规则(注意电源网络和地网络的约束设置)。　　Test Via、Test Pin的间距设置是否足够。　　叠层的厚度和方案是否满足设计和加工要求。　　所有有特性阻抗要求的差分线阻抗是否已经经过计算，并用规则控制。　　三、布线后检查阶段　　01数模　　数字电路和模拟电路的走线是否已分开，信号流是否合理。　　A/D、D/A以及类似的电路如果分割了地，那么电路之间的信号线是否从两地之间的桥接点上走(差分线例外)。　　必须跨越分割电源之间间隙的信号线应参考完整的地平面。　　如果采用地层设计分区不分割方式，要确保数字信号和模拟信号分区布线。　　02时钟和高速部分　　高速信号线的阻抗各层是否保持一致。　　高速差分信号线和类似信号线，是否等长、对称、就近平行地走线。　　确认时钟线尽量走在内层。　　确认时钟线、高速线、复位线及其它强辐射或敏感线路是否已尽量按3W原则布线。　　时钟、中断、复位信号、百兆/千兆以太网、高速信号上是否没有分叉的测试点。　　LVDS等低电平信号与TTL/CMOS信号之间是否尽量满足了10H(H为信号线距参考平面的高度)。　　时钟线以及高速信号线是否避免穿越密集通孔过孔区域或器件引脚间走线。　　时钟线是否已满足(SI约束)要求(时钟信号走线是否做到少打过孔、走线短、参考平面连续，主要参考平面尽量是GND;若换层时变换了GND主参考平面层，在离过孔200mil范围之内是GND过孔;若换层时变换不同电平的主参考平面，在离过孔200mil范围之内是否有去耦电容)。　　差分对、高速信号线、各类BUS是否已满足(SI约束)要求。　　03EMC与可靠性　　对于晶振，是否在其下布一层地;是否避免了信号线从器件管脚间穿越;对高速敏感器件，是否避免了信号线从器件管脚间穿越。　　单板信号走线上不能有锐角和直角(一般成 135 度角连续转弯，射频信号线最好采用圆弧形或经过计算以后的切角铜箔)。　　对于双面板，检查高速信号线是否与其回流地线紧挨在一起布线;对于多层板，检查高速信号线是否尽量紧靠地平面走线。　　对于相邻的两层信号走线，尽量垂直走线。　　避免信号线从电源模块、共模电感、变压器、滤波器下穿越。　　尽量避免高速信号在同一层上的长距离平行走线。　　板边缘还有数字地、模拟地、保护地的分割边缘是否有加屏蔽过孔;多个地平面是否用过孔相连;过孔距离是否小于最高频率信号波长的1/20。　　浪涌抑制器件对应的信号走线是否在表层短且粗。　　确认电源、地层无孤岛、无过大开槽、无由于通孔隔离盘过大或密集过孔所造成的较长的地平面裂缝、无细长条和通道狭窄现象。　　是否在信号线跨层比较多的地方，放置了地过孔(至少需要两个地平面)。　　04电源和地　　如果电源/地平面有分割，尽量避免分割开的参考平面上有高速信号的跨越。　　确认电源、地能承载足够的电流。过孔数量是否满足承载要求(估算方法：外层铜厚1oz时1A/mm线宽，内层0.5A/mm线宽，短线电流加倍)。　　对于有特殊要求的电源，是否满足了压降的要求。　　为降低平面的边缘辐射效应，在电源层与地层间要尽量满足20H原则(条件允许的话，电源层的缩进得越多越好)。　　如果存在地分割，分割的地是否不构成环路。　　相邻层不同的电源平面是否避免了交叠放置。　　保护地、-48V地及GND的隔离是否大于2mm。　　-48V地是否只是-48V的信号回流，没有汇接到其他地;如果做不到请在备注栏说明原因。　　靠近带连接器面板处是否布10~20mm的保护地，并用双排交错孔将各层相连。　　电源线与其他信号线间距是否距离满足安规要求。　　05禁布区　　金属壳体器件和散热器件下，不应有可能引起短路的走线、铜皮和过孔。　　安装螺钉或垫圈的周围不应有可能引起短路的走线、铜皮和过孔。　　设计要求中预留位置是否有走线。　　非金属化孔内层离线路及铜箔间距应大于0.5mm(20mil)，外层0.3mm(12mil)，单板起拔扳手轴孔内层离线路及铜箔间距应大于2mm(80mil)。　　铜皮和线到板边 推荐为大于2mm 最小为0.5mm。　　内层地层铜皮到板边 1 ~ 2 mm， 最小为0.5mm。　　06焊盘出线　　对于两个焊盘安装的CHIP元件(0805及其以下封装)，如电阻、电容，与其焊盘连接的印制线最好从焊盘中心位置对称引出，且与焊盘连接的印制线必须具有一样的宽度，对于线宽小于0.3mm(12mil)的引出线可以不考虑此条规定。　　与较宽印制线连接的焊盘，中间最好通过一段窄的印制线过渡(0805及其以下封装)。　　线路应尽量从SOIC、PLCC、QFP、SOT等器件的焊盘的两端引出。　　07丝印　　器件位号是否遗漏，位置是否能正确标识器件。　　器件位号是否符合公司标准要求。　　确认器件的管脚排列顺序、第1脚标志、器件的极性标志、连接器的方向标识的正确性。　　母板与子板的插板方向标识是否对应。　　背板是否正确标识了槽位名、槽位号、端口名称、护套方向。　　确认设计要求的丝印添加是否正确。　　确认已经放置有防静电和射频板标识(射频板使用)。　　08编码/条码　　确认PCB编码正确且符合公司规范。　　确认单板的PCB编码位置和层面正确(应该在A面左上方,丝印层)。　　确认背板的PCB编码位置和层面正确(应该在B右上方,外层铜箔面)。　　确认有条码激光打印白色丝印标示区。　　确认条码框下面没有连线和大于0.5mm导通孔。　　确认条码白色丝印区外20mm范围内不能有高度超过25mm的元器件。　　09过孔　　确认PCB编码正确且符合公司规范。　　确认单板的PCB编码位置和层面正确(应该在A面左上方,丝印层)。　　确认背板的PCB编码位置和层面正确(应该在B右上方,外层铜箔面)。　　确认有条码激光打印白色丝印标示区。　　确认条码框下面没有连线和大于0.5mm导通孔。　　确认条码白色丝印区外20mm范围内不能有高度超过25mm的元器件。　　10工艺　　器件布放率是否100%，布通率是否100%(没有达到100%的需要在备注中说明)。　　Dangling线是否已经调整到最少，对于保留的Dangling线已做到一一确认。　　工艺科反馈的工艺问题是否已仔细查对。　　11大面积铜箔　　对于Top、bottom上的大面积铜箔，如无特殊的需要，应用网格铜(单板用斜网，背板用正交网，线宽0.3mm (12 mil)、间距0.5mm (20mil))。　　大面积铜箔区的元件焊盘，应设计成花焊盘，以免虚焊;有电流要求时，则先考虑加宽花焊盘的筋，再考虑全连接。　　大面积布铜时，应该尽量避免出现没有网络连接的死铜(孤岛)。　　大面积铜箔还需注意是否有非法连线，未报告的DRC。　　12测试点　　各种电源、地的测试点是否足够(每2A电流至少有一个测试点)。　　确认没有加测试点的网络都是经确认可以进行精简的。　　确认没有在生产时不安装的插件上设置测试点。　　Test Via、Test Pin是否已Fix(适用于测试针床不变的改板)。　　13DRC　　Test via 和Test pin 的Spacing Rule应先设置成推荐的距离，检查DRC，若仍有DRC存在，再用最小距离设置检查DRC。　　打开约束设置为打开状态，更新DRC，查看DRC中是否有不允许的错误。　　确认DRC已经调整到最少，对于不能消除DRC要一一确认。　　14光学定位点　　确认有贴装元件的PCB面已有光学定位符号。　　确认光学定位符号未压线(丝印和铜箔走线)。　　光学定位点背景需相同，确认整板使用光学点其中心离边≥5mm。　　确认整板的光学定位基准符号已赋予坐标值(建议将光学定位基准符号以器件的形式放置)，且是以毫米为单位的整数值。　　管脚中心距<0.5mm的IC，以及中心距小于0.8 mm(31 mil)的BGA器件，应在元件对角线附近位置设置光学定位点　　15阻焊检查　　确认是否有特殊需求类型的焊盘都正确开窗(尤其注意硬件的设计要求)。　　BGA下的过孔是否处理成盖油塞孔。　　除测试过孔外的过孔是否已做开小窗或盖油塞孔。　　光学定位点的开窗是否避免了露铜和露线。　　电源芯片、晶振等需铜皮散热或接地屏蔽的器件，是否有铜皮并正确开窗。由焊锡固定的器件应有绿油阻断焊锡的大面积扩散。　　16钻孔图　　Notes的PCB板厚、层数、丝印的颜色、翘曲度，以及其他技术说明是否正确。叠板图的层名、叠板顺序、介质厚度、铜箔厚度是否正确;是否要求作阻抗控制，描述是否准确;叠板图的层名与其光绘文件名是否一致。　　将设置表中的Repeat code 关掉，钻孔精度应设置为2-5。　　孔表和钻孔文件是否最新(改动孔时，必须重新生成)。　　孔表中是否有异常的孔径，压接件的孔径是否正确;孔径公差是否标注正确。　　要塞孔的过孔是否单独列出，并标注“filled vias”。　　17光绘　　光绘文件输出尽量采用RS274X格式，且精度应设置为5:5。　　art_aper.txt 是否已最新(274X可以不需要)。　　输出光绘文件的log文件中是否有异常报告。　　负片层的边缘及孤岛确认。　　使用光绘检查工具检查光绘文件是否与PCB 相符(改板要使用比对工具进行比对)。　　18文件齐套　　PCB文件：产品型号_规格_单板代号_版本号.brd。　　背板的衬板设计文件：产品型号_规格_单板代号_版本号-CB[-T/B].brd。　　PCB加工文件：PCB编码.zip(含各层的光绘文件、光圈表、钻孔文件及ncdrill.log;拼板还需要有工艺提供的拼板文件*.dxf)，背板还要附加衬板文件：PCB编码-CB[-T/B].zip(含drill.art、*.drl、ncdrill.log)。　　工艺设计文件：产品型号_规格_单板代号_版本号-GY.doc。　　SMT坐标文件：产品型号_规格_单板代号_版本号-SMT.txt(输出坐标文件时，确认选择 Body center，只有在确认所有SMD器件库的原点是器件中心时，才可选Symbol origin)。　　PCB板结构文件：产品型号_规格_单板代号_版本号-MCAD.zip(包含结构工程师提供的.DXF与.EMN文件)。　　测试文件：产品型号_规格_单板代号_版本号-TEST.ZIP(包含testprep.log 和 untest.lst或者*.drl测试点的坐标文件)。　　归档图纸文件：产品型号规格-单板名称-版本号.pdf(包括：封面、首页、各层丝印、各层线路、钻孔图、背板含有衬板图)。　　19标准化　　确认封面、首页信息正确。　　确认图纸序号(对应PCB各层顺序分配)正确的。　　确认图纸框上PCB编码是正确的。
2025-04-11 16:45 阅读量：203
50个PCB布局常见问题大盘点
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50个PCB布局常见问题大盘点

　       1、高频信号布线时应注意哪些问题?　　信号线的阻抗匹配　　与其他信号空间隔离　　对于数字高频信号，差分线的效果会更好　　2、在板子的布局中，如果走线过密，会影响板子的电气性能。如何提高单板的电气性能?　　对于低频信号，过孔并不重要。对于高频信号，尽量减少过孔。如果线路较低，可考虑多层板。　　3、板子去耦电容是否多加一些比较好?　　需要在适当的位置添加合适的阻值的去耦电容，例如，添加到模拟设备的电源端口，需要使用不同电容值来滤除不同频率的杂散信号。　　4、通孔和盲孔对信号差异有多大影响?应用的原则是什么?　　采用盲孔/埋孔是提高多层板密度、减少层数和板尺寸、大小减少电镀通孔数量的有效方法。　　但相比之下，通孔在工艺上易于实现，成本较低，因此设计中一般采用通孔。　　5、 PCB Layout的标准是什么?　　布局合理，电源线冗余，高频阻抗高，低频接线简单。　　6、对于模数混合系统，有人建议应划分电气层，接地层应覆铜。还有人建议应划分电气接地层，在电源末端连接不同的地。如何针对具体应用选择合适的方法?　　如果你有一条高频>20MHz的信号线，而且长度和数量都比较大，那么这个模拟高频信号至少需要两层。一层信号线，一层大面积地，信号线层需要打足够的过孔到地。　　这样做的目的是：　　对于模拟信号，这提供了完整的传输介质和阻抗匹配;　　接地层将模拟信号与其他数字信号隔离;　　接地环路足够小，因为做了很多过孔，而且接地是一个大平面。　　7、电路板中，信号输入插件在PCB的左侧边缘，MCU在右侧，所以在布局时，将稳压电源芯片靠近插件放置(电源 IC 输出 5V 经过相对较长的路径到达 MCU)，还是将电源IC放置在中心右侧(电源IC的输出5V线相对较短到达MCU，但输入电源线穿过比较长的PCB板)?或者有更好的布局吗?　　首先，信号输入插件是模拟设备吗?如果是模拟设备，建议电源布局尽量不要影响模拟部分的信号完整性。　　因此，有以下几点考虑：　　稳压电源芯片是否是比较干净的低纹波电源。对于模拟部分的电源，对电源的要求比较高;　　模拟部分和你的MCU是否是同一个电源，在设计高级电路时，建议将模拟部分和数字部分的电源分开;　　需要考虑对数字部分的供电，尽量减少对模拟电路部分的影响。　　8、在高速信号链的应用中，多个ASIC有模拟地和数字地。到底该不该分地呢?哪个效果更好?　　一般情况下，可以参考芯片的手册。　　所有ADI混合芯片的手册都给会推荐接地方案，有的建议共地，有的建议隔离。具体取决于芯片设计。　　9、什么时候应该考虑线路等长?如果要考虑使用等长电缆，两根信号线的长度相差不能超过多少?如何计算?　　差分线计算思路：如果传输正弦信号，你的长度差等于其传输波长的一半，相位差为180度。此时，两个信号完全抵消。　　所以此时的长度差就是值。以此类推，信号线差值必须小于该值。　　10、什么情况适合高速蛇形走线?有没有什么缺点，比如差分布线，要求两组信号正交?　　蛇形走线因应用场合不同，具有不同的功能：　　如果电脑板中出现蛇形走线，它主要起到滤波电感和阻抗匹配的作用，以提高电路的抗干扰能力。电脑主板中的蛇形走线主要用在一些时钟信号上，如PCI-Clk、AGPCIK、IDE、DIMM等信号线。　　如果用在一般PCB板中，除了滤波电感外，还可以用作收音机天线的电感线圈等。例如在2.4G对讲机中用作电感。　　某些信号的接线长度要求必须严格相等。高速数字PCB板的等线长度是为了使各个信号的时延差值保持在一定范围内，以保证同一周期内系统读取的数据的有效性(时延差值超过一个时钟周期内，数据下一个周期的值将被错误读取)。　　例如，INTELHUB架构中有13个HUBLink，使用频率为233MHz。它们的长度必须严格相等，以消除时间滞后带来的隐患。　　缠绕是唯一的解决方案。一般要求延迟差不超过1/4时钟周期，单位长度的线路延迟差也是固定的。延迟与线宽、线长、铜厚、层结构有关，但过长的线会增加分布电容和分布电感。　　因此，时钟IC引脚一般是相连的，但蛇形走线不起到电感的作用。相反，电感会引起信号上升沿高次谐波的相移，导致信号质量恶化，因此要求蛇形线间距小于线宽的两倍。　　信号的上升时间越小，越容易受到分布电容和分布电感的影响。在一些特殊电路中，蛇形走线充当分布参数LC滤波器。　　11、设计PCB时，如何考虑电磁兼容EMC/EMI，具体需要考虑哪些方面?采取了哪些措施?　　良好的 EMI/EMC 设计必须在布局开始时就考虑到器件的位置、PCB 堆栈的排列、重要连接的布线以及器件的选择。　　例如，时钟发生器的位置不应尽可能靠近外部连接器。高速信号应尽可能走内层。注意特性阻抗匹配和参考层的连续性，以减少反射。设备推送的信号的转换速率应尽可能小，以降低高度。频率元件，在选择去耦/旁路电容时，要注意其频率响应是否满足要求，以降低电源平面上的噪声。　　另外，要注意高频信号电流的返回路径，使环路面积尽可能小，以减少辐射。您还可以划分接地层来控制高频噪声的范围，并选择外壳的PCB和接地点。　　12、射频宽带电路 PCB 传输线设计时应注意什么?传输线的地孔如何设置比较合适，需要自己设计阻抗匹配还是与 PCB 加工厂家合作?　　这个问题需要考虑很多因素。例如PCB材料的各种参数、根据这些参数建立的传输线模型、器件参数等。　　阻抗匹配一般根据制造商提供的信息进行设计。　　13、当模拟电路和数字电路共存时，例如一半是FPGA或单片数字电路部分，另一半是DAC和相关放大器的模拟电路部分。有许多不同电压值的电源。当遇到数字电路和模拟电路都使用电压值的电源时，可以使用通用电源吗?布线和磁珠布局有哪些技巧?　　一般不建议这样做。这样的使用会比较复杂，调试起来也比较困难。　　14、高速多层 PCB 设计时电阻、电容封装选择的主要依据是什么?常用的封装有哪些，能举一些例子吗?　　0402常用于手机;0603常用于一般高速信号模块;其依据是封装越小，寄生参数越小。当然，不同厂家的同一封装，高频性能差异很大。　　建议在关键位置使用高频专用器件。　　15、一般双面板设计时，是先走信号线还是先走地线?　　这个应该综合考虑。在首先考虑布局的情况下，再考虑布线。　　16、高速多层PCB设计时应注意什么?能给出详细的问题解决方案吗?　　应该注意的是，层的设计是如何将信号线、电源线、地线和控制线划分到每一层。　　总的原则是模拟信号和模拟信号地至少必须是单独的一层。还建议使用单独的电源层。　　17、什么时候使用2层板、4层板、6层板，有什么严格的技术限制吗?(排除体积原因)CPU的频率或者与外部设备数据交互的频率是否为标准?　　使用多层板首先可以提供完整的地平面，此外可以提供更多的信号层，方便布线。　　对于CPU需要控制外部存储设备的应用，应该考虑交互的频率。如果频率较高，必须保证完整的地平面。另外，信号线必须保持相同的长度。　　18、如何分析PCB布线对模拟信号传输的影响，如何区分信号传输过程中引入的噪声是布线引起的还是运放器件引起的?　　这个很难区分，只能采用PCB布线，尽量减少布线引入的额外噪声。　　19、对于高速多层PCB，电源线、地线、信号线的线宽设置是多少合适?常见的设置有哪些?例如，如何将工作频率设置为300Mhz?　　对于300MHz信号，必须进行阻抗仿真，计算出线宽以及线与地之间的距离;电源线需要根据电流的大小来确定线宽。　　当地在混合信号PCB中时，一般不使用“线”，而是使用整个平面。为了保证环路电阻，信号线下面有一个完整的平面。　　20、什么样的布局才能达到散热效果?　　PCB中的热量主要有三个方面：　　电子元件加热;　　PCB本身;　　来自其他部位的热量。　　三种热源中，元器件产生的热量是主要热源，其次是PCB板产生的热量。外部传递的热量取决于系统整体热设计，暂时不考虑。　　那么热设计的目的就是采取适当的措施和方法，降低元器件的温度和PCB板的温度，使系统能够在合适的温度下正常工作。　　主要是通过减少热量产生、加速散热来实现的。　　21、解释一下线宽与匹配过孔尺寸比例之间的关系?　　很难说存在简单的比例关系，因为两者的模拟不同。一种是表面传输，另一种是环形传输。　　可以在网上找到一个过孔阻抗计算软件，然后让过孔的阻抗与传输线的阻抗保持一致。　　22、在由MCU控制的普通PCB电路板中，但没有大电流高速信号且其他要求不是很高，那么如果在边缘铺设一层地线会更好PCB要包裹整个电路板吗?　　一般来说，打好完整的地面就可以了。　　23、1)AD转换芯片下面的模拟地和数字地是单点连接的，但是如果板上有多个AD转换芯片怎么办?　　2)多层电路板中，多路复用器切换模拟量采样时，是否需要像AD转换芯片那样将模拟部分和数字部分分开?　　尽可能将多个ADC放在一起，并在ADC下方单点连接模拟地和数字地;　　这取决于 MUX 和 ADC 的切换速度。一般情况下，ADC的速度会高于MUX，因此建议将其放置在ADC下方。　　当然，为了安全起见，MUX下面也可以放置磁珠封装，调试时根据具体情况选择单点连接。　　24、传统的网络电路设计中，有的是将多个地连接在一起。有这样的用法吗?为什么?　　混合系统的接地肯定有多种类型，并且它们总是连接在一个点上。这样做的目的是为了等电位。每个人都需要一个共同的地面水平作为参考。　　25、PCB中的模拟部分和数字部分、模拟地和数字地如何有效处理?　　模拟电路和数字电路应该放在不同的区域，这样模拟电路的回流在模拟电路区，数字电路在数字区，这样数字就不会影响模拟。　　模拟地和数字地处理的出发点是相似的，不能让数字信号的回流流到模拟地。　　26、PCB板设计中模拟电路和数字电路的地线设计有哪些区别?应注意哪些问题?　　模拟电路对地的主要要求是完整性、环路小、阻抗匹配。如果数字信号对低频没有特殊要求;如果速度高，还需要考虑阻抗匹配和接地完整性。　　27、去耦电容一般有0.1和10两个，如果面积紧张，这两个电容如何放置，哪个放在背面比较好?　　应该根据具体的应用以及针对什么芯片来设计。　　28、RF电路中经常有两个IQ信号。两根线的长度需要一样吗?　　在射频电路中使用相同的方法。　　29、高频信号电路的设计与普通电路设计有什么区别吗?以布线设计为例简单解释一下吗?　　高频电路的设计需要考虑很多参数的影响。在高频信号下，许多普通电路中可以忽略的参数不能忽略，因此可以考虑传输线效应。　　30、对于高速PCB，布线过程中如何处理避免过孔?有哪些好的建议?　　高速PCB，过孔较少，通过增加信号层来解决需要增加过孔的需要。　　31、PCB板设计中电源走线的粗细如何选择?有什么规则吗?　　可以参考：0.15×线宽(mm)=A，还需要考虑铜厚。　　32、当数字电路和模拟电路在同一多层板上时，模拟地和数字地是否应该布置在不同层?　　没有必要这样做，但模拟电路和数字电路应该分开放置。　　33、一般数字信号传输多少个过孔比较合适?(120Mhz以下的信号)　　不要超过两个过孔。　　34、在同时具有模拟电路和数字电路的电路中，设计PCB板时如何避免相互干扰?　　如果模拟电路匹配合理，辐射很小，一般都会产生干扰。干扰源来自器件、电源、空间、PCB;数字电路由于频率成分较多，必然是干扰源。　　解决办法一般是，合理的器件布局、电源去耦、PCB分层，如果干扰特性较大或者模拟部分非常敏感，可以考虑使用屏蔽罩。　　35、对于高速电路板来说，各处都可能存在寄生参数。面对这些寄生参数，我们是否要剔除各种参数，然后用经验方法来解决呢?效率和性能的问题应该如何平衡?　　应分析寄生参数对电路性能的影响。如果影响不能忽视，就必须解决和消除。　　36、多层板布局时应注意哪些事项?　　在多层板布局中，由于电源层和地层都在内层，所以要注意不要有浮动的地平面或电源平面。此外，确保接地的过孔实际上已连接到接地层。这是为了添加一些重要的信号。有些测试点方便调试时测量。　　37、如何避免高速信号串扰?　　可以将信号线保持较远的距离、避免平行走线、通过接地或添加保护等方式进行屏蔽等。　　38、在多层板设计中经常使用电源层，但在双层板中是否需要设计电源层?　　很难，因为你的各种信号线在双层布局中几乎是一样的。　　39、PCB的厚度对电路有影响吗?一般是如何选择的?　　厚度对于阻抗匹配更为重要。PCB厂家在计算阻抗匹配的时候会问板子的厚度是多少，PCB厂家就会根据你的要求来制作。　　40、地平面可以使信号环路，但也会与信号线产生寄生电容。该如何选择这个?　　这取决于寄生电容是否对信号有不可忽略的影响。如果不能忽略的话，就必须重新考虑。　　41、LDO 输出是用作数字电源还是模拟电源?　　如果要使用LDO为数字和模拟提供电源，建议先连接模拟电源。模拟电源经过LC滤波后，成为数字电源。　　42、模拟Vcc和数字Vcc之间应该使用磁珠，还是模拟地和数字地之间应该使用磁珠?　　模拟VCC经过LC滤波后得到数字VCC，模拟地和数字地之间使用磁珠。　　43、LVDS等差分信号线如何走线?　　一般需要注意：所有的布线，包括周围的器件，以及地平面都需要对称。　　44、好的PCB设计要求自身发射的电磁辐射尽可能少，同时还要防止外界电磁辐射对自身的干扰。电路应采取哪些措施来防止外界电磁干扰?　　方法是屏蔽，防止外界干扰进入。在电路上，例如当有INA时，需要在INA之前添加RFI滤波器，以滤除RF干扰。　　45、采用高时钟频率的快速集成电路芯片电路如何解决PCB板设计中的传输线效应问题?　　这种快速集成电路芯片到底是一种什么样的芯片呢?如果是数字芯片一般不考虑。　　如果是模拟芯片，就看传输线效应是否大到足以影响芯片的性能。　　46、多层PCB设计中，还需要倒铜吗?如果是覆铜的话应该接哪一层?　　如果内部有完整的地平面和电源平面，则顶层和底层不需要覆铜。　　48、 有些器件的引脚较细，但 PCB 上的走线较粗。连接后会不会造成阻抗不匹配?如果是的话如何解决?　　这取决于设备。而且，器件的阻抗一般在数据表中给出，一般与引脚的粗细无关。　　49、差分线一般需要等长。如果在Layout中很难实现，是否有其他补救措施?　　等长问题可以通过走蛇形线来解决。现在，大多数PCB软件都可以自动取等长，非常方便。　　50、用万用表测量芯片的模拟地和数字地接口时，模拟地数字地不是多点连接的吗?　　芯片内部的接地引脚全部连接在一起。但还是需要和PCB板连接。　　理想的单点接地应该是了解芯片模拟和数字部分连接点的位置，然后在芯片模拟和数字边界处设计PCB上的单点连接位置。
2025-04-08 13:29 阅读量：227
PCB基础知识分享-一文快速了解什么是PCB
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PCB基础知识分享-一文快速了解什么是PCB

　　PCB(Printed Circuit Board)是印制电路板的缩写，它是一种用于支持和连接电子元器件的基础组件。作为现代电子设备中必不可少的组成部分，PCB 提供了一种将电子元器件固定在一个机械载体上并通过导线进行连接的方法。这些导线是由薄膜金属材料打印而成，并且按照预定的设计布局插入到非导体基板中。通过 PCB，电子元件之间可以实现可靠的电气连接，从而使设备得以正常运行。　　1.PCB是什么意思?　　PCB是现代电子设备中不可或缺的关键组成部分。它提供了一种将电子元器件固定在一个机械载体上并通过导线进行连接的方法。这些导线是由薄膜金属材料打印而成，并按照预定的设计布局插入到非导体基板中。通过PCB，电子元件之间可以实现可靠的电气连接，从而使设备得以正常运行。　　PCB具有以下主要特点：　　结构简单且紧凑：PCB采用多层堆叠设计，将复杂的电路布局压缩到一个紧凑的空间中，节省了设备体积，增加了集成度。　　可靠性高：PCB采用标准化的制造工艺，确保了电路稳定性和可靠性。它具有较强的抗干扰能力，能够有效地防止电路之间的相互干扰。　　生产成本低：与传统的手工布线相比，PCB的制造过程采用自动化和规模化生产，大幅降低了生产成本。此外，PCB的高集成度还减少了组装时间和人力成本。　　易于维护和升级：使用PCB可以轻松更换或升级电子元器件，而不会对整个设备产生重大影响。这使得设备的维护和升级变得更加便捷。　　PCB广泛应用于各种电子设备中，涵盖了许多不同的行业和领域，例如：　　消费类电子产品：智能手机、平板电脑、电视、音响等。　　计算机设备：计算机主板、显卡、硬盘控制器等。　　通信设备：路由器、交换机、光纤设备等。　　医疗设备：心电图仪、血压计、医疗监测设备等。　　工业控制设备：PLC(可编程逻辑控制器)、工业自动化设备等。　　汽车电子：发动机控制单元、车载娱乐系统、车身电子系统等。　　2.PCB制作流程是怎样的　　设计电路原理图　　在制作PCB之前，首先需要设计电路原理图。电路原理图是电子产品的设计蓝图，它展示了各个电子元件之间的连接方式和功能关系。通过使用专业的电路设计软件，工程师可以创建电路原理图，并进行必要的模拟和验证。　　绘制PCB布局　　一旦电路原理图完成，接下来就需要将其转化为PCB布局。在这个阶段，设计师会根据电路原理图来规划PCB板的布局，包括确定元件的放置位置、导线的走向以及板子的大小和形状。布局的目标是确保电路能够正常运作并满足空间限制。　　导入元件库和布局布线　　在完成PCB布局后，设计师需要导入元件库并对元件进行布局布线。元件库是预先定义好的元件参数和封装库，其中包含了各种电子元件的尺寸、引脚和相互连接方式。设计师将根据元件库中的信息，在PCB板上安排元件的位置，并通过导线将它们连接起来。　　进行信号完整性分析　　在布局布线完成后，需要进行信号完整性分析。这一步骤是为了确保PCB布线能够正常传输信号，避免信号失真或干扰。通过使用专业的仿真工具，设计师可以模拟和分析信号在PCB中的传输情况，并优化布线方案以提高信号完整性。　　生成并导出Gerber文件　　在确认PCB布局和布线没有问题后，就可以生成Gerber文件了。Gerber文件是一种通用的PCB制造格式，它包含了PCB板的层次结构、导线走向、元件位置等信息。设计师将利用专业的PCB设计软件生成Gerber文件，并导出给PCB制造商。　　PCB制造　　一旦得到Gerber文件，PCB制造商就可以开始制造PCB板了。制造过程通常包括以下几个步骤：　　制作基板：根据Gerber文件，将导电材料(通常是铜)覆盖在绝缘材料(如FR-4)上，并通过化学腐蚀或机械刻蚀的方式将多余的铜去除，形成导线和连接器。　　电镀：在制作好的基板表面进行一层金属电镀，通常使用锡或其他合金。电镀可以增加PCB板的耐腐蚀性、提高导电性能，并为焊接做好准备。　　钻孔：根据Gerber文件，在PCB板上钻孔以便安装元件和连接线。这些孔通常是通过机械钻头或激光钻孔来完成。　　安装元件：在PCB板上根据布局图和元件清单，将各个电子元件逐一安装到对应的位置。这一步骤可能需要使用自动化设备，如贴片机器人或自动贴片机。　　焊接：一旦元件安装完成，就需要进行焊接。焊接是将电子元件与PCB板上的导线连接起来的过程。常见的焊接方法包括手工焊接、波峰焊接和表面贴装技术(SMT)。焊接完成后，需要对焊点质量进行检查，确保连接牢固且无短路或开路现象。　　测试和调试：制作完成的PCB板需要进行测试和调试以确保其功能正常。测试可以通过专用的测试设备或编程器来完成，可验证电路的性能和运行状态。　　最终加工和组装：在测试通过后，PCB板会进行最终的加工和组装。这可能包括喷涂保护层、刻印标识、安装外壳等步骤，以保护PCB板并使其适合安装到最终产品中。　　总结起来，PCB制作流程包括设计电路原理图、绘制PCB布局、导入元件库和布局布线、信号完整性分析、生成并导出Gerber文件、PCB制造、元件安装、焊接、测试和调试，最终进行最终加工和组装。每个步骤都至关重要，任何一个环节的错误或不妥都可能影响整个电子产品的性能和可靠性。因此，在PCB制作过程中，需要严格遵守相关设计规范和制造标准，确保产品的质量和稳定性。　　3.如何选择适合自己的PCB板?　　1)考虑应用需求　　在选择适合自己的 PCB 板之前，首先需要明确你的应用需求。不同的电子设备对于 PCB 板的要求可能会有所不同。以下是一些需要考虑的因素：　　电路复杂度：考虑你的电路是否需要多层 PCB 板以支持更复杂的布局和连接。　　尺寸要求：根据设备的空间限制，选择合适的 PCB 板大小和形状。　　环境特性：如果你的设备将在恶劣的环境中使用，比如高温、潮湿或者腐蚀性环境，你需要选择具有耐热、防潮或者耐腐蚀特性的材料。　　电气特性：根据你的电路设计要求，选择合适的导电性能、介电常数和阻抗控制等特性。　　可靠性要求：根据设备的使用寿命和稳定性要求，选择具有较高可靠性的 PCB 板。
2024-11-11 16:40 阅读量：749
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