一、印制板設(shè)計要求

1、正確

這是印制板設(shè)計最基本、最重要的要求，準(zhǔn)確實現(xiàn)電原理圖的連接關(guān)系，避免出現(xiàn)“短路”和“斷路”這兩個簡單而致命的錯誤。這一基本要求在手工設(shè)計和用簡單CAD軟件設(shè)計的PCB中并不容易做到，一般的產(chǎn)品都要經(jīng)過兩輪以上試制修改，功能較強的CAD軟件則有檢驗功能，可以保證電氣連接的正確性。

2、可靠

這是PCB 設(shè)計中較高一層的要求。連接正確的電路板不一定可靠性好，例如板材選擇不合理，板厚及安裝固定不正確，元器件布局布線不當(dāng)?shù)榷伎赡軐?dǎo)致PCB不能可靠地工作，早期失效甚至根本不能正確工作。再如多層板和單、雙面板相比，設(shè)計時要容易得多，但就可靠而言卻不如單、雙面板。從可靠性的角度講，結(jié)構(gòu)越簡單，使用面越小，板子層數(shù)越少，可靠性越高。

3、合理

這是PCB 設(shè)計中更深一層，更不容易達(dá)到的要求。一個印制板組件，從印制板的制造、檢驗、裝配、調(diào)試到整機裝配、調(diào)試，直到使用維修，無不與印制板的合理與否息息相關(guān)，例如板子形狀選得不好加工困難，引線孔太小裝配困難，沒留試點高度困難，板外連接選擇不當(dāng)維修困難等等。每一個困難都可能導(dǎo)致成本增加，工時延長。而每一個造成困難的原因都源于設(shè)計者的失誤。沒有絕對合理的設(shè)計，只有不斷合理化的過程。它需要設(shè)計者的責(zé)任心和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)，以及實踐中為斷總結(jié)、提高的經(jīng)驗。

4、經(jīng)濟(jì)

這是一個不難達(dá)到、又不易達(dá)到，但必須達(dá)到的目標(biāo)。說“不難”，板材選低價，板子尺寸盡量小，連接用直焊導(dǎo)線，表面涂覆用最便宜的，選擇價格最低的加工廠等等，印制板制造價格就會下降。但是不要忘記，這些廉價的選擇可能造成工藝性，可靠性變差，使制造費用、維修費用上升，總體經(jīng)濟(jì)性不一定分理處，因此說“不易”。“必須”則是市場競爭的原則。競爭是無情的，一個原理先進(jìn)，技術(shù)高新的產(chǎn)品可能因為經(jīng)濟(jì)性原因夭折。

 

體會：

1、要有合理的走向：如輸入/輸出，交流/直流，強/弱信號，高頻/低頻，高壓/低壓等，它們的走向應(yīng)該是呈線形的(或分離)，不得相互交融。其目的是防止相互干擾。最好的走向是按直線，但一般不易實現(xiàn)，最不利的走向是環(huán)形，所幸的是可以設(shè)隔離帶來改善。對于是直流，小信號，低電壓PCB設(shè)計的要求可以低些。所以“合理”是相對的。

2、選擇好接地點：小小的接地點不知有多少工程技術(shù)人員對它做過多少論述，足見其重要性。一般情況下要求共點地，如：前向放大器的多條地線應(yīng)匯合后再與干線地相連等等?，F(xiàn)實中，因受各種限制很難完全辦到，但應(yīng)盡力遵循。這個問題在實際中是相當(dāng)靈活的。每個人都有自己的一套解決方案。如能針對具體的電路板來解釋就容易理解。

3、合理布置電源濾波/退耦電容：一般在原理圖中僅畫出若干電源濾波/退耦電容，但未指出它們各自應(yīng)接于何處。其實這些電容是為開關(guān)器件(門電路)或其它需要濾波/退耦的部件而設(shè)置的，布置這些電容就應(yīng)盡量靠近這些元部件，離得太遠(yuǎn)就沒有作用了。有趣的是，當(dāng)電源濾波/退耦電容布置的合理時，接地點的問題就顯得不那么明顯。

4、線條有講究：有條件做寬的線決不做細(xì)；高壓及高頻線應(yīng)園滑，不得有尖銳的倒角，拐彎也不得采用直角。地線應(yīng)盡量寬，最好使用大面積敷銅，這對接地點問題有相當(dāng)大的改善。

5、有些問題雖然發(fā)生在后期制作中，但卻是PCB設(shè)計中帶來的，它們是：過線孔太多，沉銅工藝稍有不慎就會埋下隱患。所以，設(shè)計中應(yīng)盡量減少過線孔。同向并行的線條密度太大，焊接時很容易連成一片。所以，線密度應(yīng)視焊接工藝的水平來確定。 焊點的距離太小，不利于人工焊接，只能以降低工效來解決焊接質(zhì)量。否則將留下隱患。所以，焊點的最小距離的確定應(yīng)綜合考慮焊接人員的素質(zhì)和工效。焊盤或過線孔尺寸太小，或焊盤尺寸與鉆孔尺寸配合不當(dāng)。前者對人工鉆孔不利，后者對數(shù)控鉆孔不利。容易將焊盤鉆成“c”形，重則鉆掉焊盤。導(dǎo)線太細(xì)，而大面積的未布線區(qū)又沒有設(shè)置敷銅，容易造成腐蝕不均勻。即當(dāng)未布線區(qū)腐蝕完后，細(xì)導(dǎo)線很有可能腐蝕過頭，或似斷非斷，或完全斷。所以，設(shè)置敷銅的作用不僅僅是增大地線面積和抗干擾。

 

二、Protel 打印設(shè)置

SCH的打印設(shè)置較簡單，在Margins的Top Bottom Left Right內(nèi)全填上0然后點擊Refresh,這樣就能最大范圍的占用頁面，使打印出的SCH圖更大些。

PCB的設(shè)置：打開File>Setup Printer…進(jìn)行打印前的設(shè)置。

在彈出的Printer Setup菜單中，要先選擇您的打印機：最先幾個是默認(rèn)的打印機，后面兩個是我們安裝了的打印機，（我的機子上是這樣）兩個中一個后綴為Final，一個是Composite，前一個的意思是打印機一次只打印一個層（不管您選了幾個層，只是分幾次打印而已），后一個是一次打印所有你選中的層面，根據(jù)需要自己選擇！下一步：點擊下方的Options按鈕，進(jìn)行屬性設(shè)置。假設(shè)我們選final然后進(jìn)入Options進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)入后的選項一般不用動，Scale為打印比例，默認(rèn)的為1:1，如果想滿頁打印，就將那個小框打上鉤，哦！右邊的Show Hole蠻重要，選中他就可以把電路板上的孔打印出來（做光刻板就要選這個，有幫助），好了，點擊Setup進(jìn)行紙張大小設(shè)置就完成了打印機 Options。還沒完呢！麻煩把！回到選打印機屬性的對話框，選擇Layers，進(jìn)行打印層的設(shè)置，進(jìn)去以后，看見了吧！是不是很熟悉呢！根據(jù)自己需要選擇吧。

 

三、常用的PCB庫文件

1.\library\pcb\connectors目錄下的元件數(shù)據(jù)庫所含的元件庫含有絕大部分接插件元件的PCB封裝

1）.D type connectors.ddb,含有并口，串口類接口元件的封裝

2）.headers.ddb:含有各種插頭元件的封裝

2.\library\pcb\generic footprints目錄下的數(shù)據(jù)庫所含的元件庫含有絕大部分的普通元件的PCB封狀

1）.general ic.ddb,含有CFP，DIP，JEDECA，LCC，DFP，ILEAD，SOCKET，PLCC系列以及表面貼裝電阻，電容等元件封裝

2）.international rectifiers.ddb,含有IR公司的整流橋，二極管等常用元件的封裝

3）.Miscellaneous.ddb,含有電阻，電容，二極管等的封裝

4）.PGA.ddb,含有PGA封裝

5）.Transformers.ddb,含有變壓器元件的封裝

6）.Transistors.ddb含有晶體管元件的封裝

3.\library\pcb\IPC footprints目錄下的元件數(shù)據(jù)庫所含的元件庫中有絕大部分的表面帖裝元件的封裝

 

四、PCB及電路抗干擾措施

印制電路板的抗干擾設(shè)計與具體電路有著密切的關(guān)系，這里僅就PCB抗干擾設(shè)計的幾項常用措施做一些說明。

1.電源線設(shè)計

根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加租電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時、使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。

2.地線設(shè)計的原則

(1)數(shù)字地與模擬地分開。若線路板上既有邏輯電路又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點并聯(lián)接地，實際布線有困難時可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而租，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。

(2)接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線用很紉的線條，則接地電位隨電流的變化而變化，使抗噪性能降低。因此應(yīng)將接地線加粗，使它能通過三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線應(yīng)在2~3mm以上。

(3)接地線構(gòu)成閉環(huán)路。只由數(shù)字電路組成的印制板，其接地電路布成團(tuán)環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。

3.退藕電容配置

PCB設(shè)計的常規(guī)做法之一是在印制板的各個關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐伺弘娙?。退藕電容的一般配置原則是：

(1)電源輸入端跨接10~100uf的電解電容器。如有可能，接100uF以上的更好。

(2)原則上每個集成電路芯片都應(yīng)布置一個0.01pF的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每4~8個芯片布置一個1~10pF的鉭電容。

(3)對于抗噪能力弱、關(guān)斷時電源變化大的器件，如RAM、ROM存儲器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容。

(4)電容引線不能太長，尤其是高頻旁路電容不能有引線。

(5)在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時．操作它們時均會產(chǎn)生較大火花放電，必須采用RC電路來吸收放電電流。一般R取1~2K，C取2.2~47UF。

(6) CMOS的輸入阻抗很高，且易受感應(yīng)，因此在使用時對不用端要接地或接正電源。

 

五、PCB布線原則

在PCB設(shè)計中，布線是完成產(chǎn)品設(shè)計的重要步驟，可以說前面的準(zhǔn)備工作都是為它而做的，在整個PCB中，以布線的設(shè)計過程限定最高，技巧最細(xì)、工作量最大。PCB布線有單面布線、 雙面布線及多層布線。布線的方式也有兩種：自動布線及交互式布線，在自動布線之前，可以用交互式預(yù)先對要求比較嚴(yán)格的線進(jìn)行布線，輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行， 以免產(chǎn)生反射干擾。必要時應(yīng)加地線隔離，兩相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產(chǎn)生寄生耦合。

自動布線的布通率，依賴于良好的布局，布線規(guī)則可以預(yù)先設(shè)定， 包括走線的彎曲次數(shù)、導(dǎo)通孔的數(shù)目、步進(jìn)的數(shù)目等。一般先進(jìn)行探索式布經(jīng)線，快速地把短線連通，然后進(jìn)行迷宮式布線，先把要布的連線進(jìn)行全局的布線路徑優(yōu)化，它可以根據(jù)需要斷開已布的線。 并試著重新再布線，以改進(jìn)總體效果。

對目前高密度的PCB設(shè)計已感覺到貫通孔不太適應(yīng)了， 它浪費了許多寶貴的布線通道，為解決這一矛盾，出現(xiàn)了盲孔和埋孔技術(shù)，它不僅完成了導(dǎo)通孔的作用，還省出許多布線通道使布線過程完成得更加方便，更加流暢，更為完善，PCB 板的設(shè)計過程是一個復(fù)雜而又簡單的過程，要想很好地掌握它，還需廣大電子工程設(shè)計人員去自已體會，才能得到其中的真諦。

 

1 、電源、地線的處理

既使在整個PCB板中的布線完成得都很好，但由于電源、 地線的考慮不周到而引起的干擾，會使產(chǎn)品的性能下降，有時甚至影響到產(chǎn)品的成功率。所以對電源、地線的布線要認(rèn)真對待，把電源、地線所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

對每個從事電子產(chǎn)品設(shè)計的工程人員來說都明白地線與電源線之間噪音所產(chǎn)生的原因，現(xiàn)只對降低式抑制噪音作以表述：

眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。

盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線＞電源線＞信號線，通常信號線寬為：0.2～0.3mm,最經(jīng)細(xì)寬度可達(dá)0.05～0.07mm,電源線為1.2～2.5 mm

對數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個回路, 即構(gòu)成一個地網(wǎng)來使用(模擬電路的地不能這樣使用)

用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用?；蚴亲龀啥鄬影澹娫?，地線各占用一層。

 

2、數(shù)字電路與模擬電路的共地處理

現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路（數(shù)字或模擬電路），而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的。因此在布線時就需要考慮它們之間互相干擾問題，特別是地線上的噪音干擾。

數(shù)字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強，對信號線來說，高頻的信號線盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件，對地線來說，整人PCB 對外界只有一個結(jié)點，所以必須在PCB內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù)、模共地的問題，而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實際上是分開的它們之間互不相連，只是在PCB與外界連接的接口處（如插頭等）。數(shù)字地與模擬地有一點短接，請注意，只有一個連接點。也有在PCB上不共地的，這由系統(tǒng)設(shè)計來決定。

 

3、信號線布在電（地）層上

在多層印制板布線時，由于在信號線層沒有布完的線剩下已經(jīng)不多，再多加層數(shù)就會造成浪費也會給生產(chǎn)增加一定的工作量，成本也相應(yīng)增加了，為解決這個矛盾，可以考慮在電（地）層上進(jìn)行布線。首先應(yīng)考慮用電源層，其次才是地層。因為最好是保留地層的完整性。

 

4、大面積導(dǎo)體中連接腿的處理

在大面積的接地（電）中，常用元器件的腿與其連接，對連接腿的處理需要進(jìn)行綜合的考慮，就電氣性能而言，元件腿的焊盤與銅面滿接為好，但對元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如：①焊接需要大功率加熱器。②容易造成虛焊點。所以兼顧電氣性能與工藝需要，做成十字花焊盤，稱之為熱隔離（heat shield）俗稱熱焊盤（Thermal），這樣，可使在焊接時因截面過分散熱而產(chǎn)生虛焊點的可能性大大減少。多層板的接電（地）層腿的處理相同。

 

5、布線中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用

在許多CAD系統(tǒng)中，布線是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)決定的。網(wǎng)格過密，通路雖然有所增加，但步進(jìn)太小，圖場的數(shù)據(jù)量過大，這必然對設(shè)備的存貯空間有更高的要求，同時也對象計算機類電子產(chǎn)品的運算速度有極大的影響。而有些通路是無效的，如被元件腿的焊盤占用的或被安裝孔、定們孔所占用的等。網(wǎng)格過疏，通路太少對布通率的影響極大。所以要有一個疏密合理的網(wǎng)格系統(tǒng)來支持布線的進(jìn)行。

標(biāo)準(zhǔn)元器件兩腿之間的距離為0.1英寸(2.54mm),所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)一般就定為0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍數(shù)，如：0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。

 

6、設(shè)計規(guī)則檢查（DRC）

布線設(shè)計完成后，需認(rèn)真檢查布線設(shè)計是否符合設(shè)計者所制定的規(guī)則，同時也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求，一般檢查有如下幾個方面：

線與線，線與元件焊盤，線與貫通孔，元件焊盤與貫通孔，貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿足生產(chǎn)要求。

電源線和地線的寬度是否合適，電源與地線之間是否緊耦合（低的波阻抗）？在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。

對于關(guān)鍵的信號線是否采取了最佳措施，如長度最短，加保護(hù)線，輸入線及輸出線被明顯地分開。

模擬電路和數(shù)字電路部分，是否有各自獨立的地線。

后加在PCB中的圖形（如圖標(biāo)、注標(biāo)）是否會造成信號短路。

對一些不理想的線形進(jìn)行修改。

在PCB上是否加有工藝線？阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求，阻焊尺寸是否合適，字符標(biāo)志是否壓在器件焊盤上，以免影響電裝質(zhì)量。

多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小，如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。

 

六、關(guān)于濾波

濾波技術(shù)是抑制干擾的一種有效措施，尤其是在對付開關(guān)電源EMI信號的傳導(dǎo)干擾和某些輻射干擾方面，具有明顯的效果。

任何電源線上傳導(dǎo)干擾信號，均可用差模和共模干擾信號來表示。

差模干擾在兩導(dǎo)線之間傳輸，屬于對稱性干擾；共模干擾在導(dǎo)線與地(機殼)之間傳輸，屬于非對稱性干擾。在一般情況下，差模干擾幅度小、頻率低、所造成的干擾較小，共模干擾幅度大、頻率高，還可以通過導(dǎo)線產(chǎn)生輻射，所造成的干擾較大。因此，欲削弱傳導(dǎo)干擾，把EMI信號控制在有關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限電平以下。除抑制干擾源以外，最有效的方法就是在開關(guān)源輸入和輸出電路中加裝EMI濾波器。一般設(shè)備的工作頻率約為10～50 kHz。EMC很多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的傳導(dǎo)干擾電平的極限值都是從10 kHz算起。對開關(guān)電源產(chǎn)生的高頻段EMI信號，只要選擇相應(yīng)的去耦電路或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為簡單的EMI濾波器，就不難滿足符合EMC標(biāo)準(zhǔn)的濾波效果。 

1 .1瞬態(tài)干擾

是指交流電網(wǎng)上出現(xiàn)的浪涌電壓、振鈴電壓、火花放電等瞬間干擾信號，其特點是作用時間極短，但電壓幅度高、瞬態(tài)能量大。瞬態(tài)干擾會造成單片開關(guān)電源輸出電壓的波動；當(dāng)瞬態(tài)電壓疊加在整流濾波后的直流輸入電壓ＶＩ上，使ＶＩ超過內(nèi)部功率開關(guān)管的漏－源擊穿電壓Ｖ（ＢＲ）ＤＳ時，還會損壞ＴＯＰＳｗｉｔｃｈ芯片，因此必須采用抑制措施。通常，靜電放電（ESD）和電快速瞬變脈沖群（EFT）對數(shù)字電路的危害甚于其對模擬電路的影響。靜電放電在5 — 200MHz的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生強烈的射頻輻射。此輻射能量的峰值經(jīng)常出現(xiàn)在35MHz — 45MHz之間發(fā)生自激振蕩。許多I/O電纜的諧振頻率也通常在這個頻率范圍內(nèi)，結(jié)果，電纜中便串入了大量的靜電放電輻射能量。當(dāng)電纜暴露在4 — 8kV靜電放電環(huán)境中時，I/O電纜終端負(fù)載上可以測量到的感應(yīng)電壓可達(dá)到600V。這個電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了典型數(shù)字的門限電壓值0.4V。典型的感應(yīng)脈沖持續(xù)時間大約為400納秒。將I/O電纜屏蔽起來，且將其兩端接地，使內(nèi)部信號引線全部處于屏蔽層內(nèi)，可以將干擾減小60 — 70dB，負(fù)載上的感應(yīng)電壓只有0.3V或更低。電快速瞬變脈沖群也產(chǎn)生相當(dāng)強的輻射發(fā)射，從而耦合到電纜和機殼線路。電源線濾波器可以對電源進(jìn)行保護(hù)。線 — 地之間的共模電容是抑制這種瞬態(tài)干擾的有效器件，它使干擾旁路到機殼，而遠(yuǎn)離內(nèi)部電路。當(dāng)這個電容的容量受到泄漏電流的限制而不能太大時，共模扼流圈必須提供更大的保護(hù)作用。這通常要求使用專門的帶中心抽頭的共模扼流圈，中心抽頭通過一只電容（容量由泄漏電流決定）連接到機殼。共模扼流圈通常繞在高導(dǎo)磁率鐵氧體芯上，其典型電感值為15 ～ 20mH。

 

1.2傳導(dǎo)的抑制

往往單純采用屏蔽不能提供完整的電磁干擾防護(hù)，因為設(shè)備或系統(tǒng)上的電纜才是最有效的干擾接收與發(fā)射天線。許多設(shè)備單臺做電磁兼容實驗時都沒有問題，但當(dāng)兩臺設(shè)備連接起來以后，就不滿足電磁兼容的要求了，這就是電纜起了接收和輻射天線的作用。唯一的措施就是加濾波器，切斷電磁干擾沿信號線或電源線傳播的路徑，與屏蔽共同夠成完善的電磁干擾防護(hù)，無論是抑制干擾源、消除耦合或提高接收電路的抗能力，都可以采用濾波技術(shù)。針對不同的干擾，應(yīng)采取不同的抑制技術(shù)，由簡單的線路清理，至單個元件的干擾抑制器、濾波器和變壓器，再至比較復(fù)雜的穩(wěn)壓器和凈化電源，以及價格昂貴而性能完善的不間斷電源，下面分別作簡要敘述。

 

1.3 專用線路

只要通過對供電線路的簡單清理就可以取得一定的干擾抑制效果。如在三相供電線路中認(rèn)定一相作為干擾敏感設(shè)備的供電電源；以另一相作為外部設(shè)備的供電電源；再以一相作為常用測試儀器或其他輔助設(shè)備的供電電源。這樣的處理可避免設(shè)備間的一些相互干擾，也有利于三相平衡。值得一提的是在現(xiàn)代電子設(shè)備系統(tǒng)中，由于配電線路中非線性負(fù)載的使用，造成線路中諧波電流的存在，而零序分量諧波在中線里不能相互抵消，反而是疊加，因此過于纖細(xì)的中線會造成線路阻抗的增加，干擾也將增加。同時過細(xì)的中線還會造成中線過熱。

 

1.4 瞬變干擾抑制器

屬瞬變干擾抑制器的有氣體放電管、金屬氧化物壓敏電阻、硅瞬變吸收二極管和固體放電管等多種。其中金屬氧化物壓敏電阻和硅瞬變吸收二極管的工作有點象普通的穩(wěn)壓管，是箝位型的干擾吸收器件；而氣體放電管和固體放電管是能量轉(zhuǎn)移型干擾吸收器件（以氣體放電管為例，當(dāng)出現(xiàn)在放電管兩端的電壓超過放電管的著火電壓時，管內(nèi)的氣體發(fā)生電離，在兩電極間產(chǎn)生電弧。由于電弧的壓降很低，使大部分瞬變能量得以轉(zhuǎn)移，從而保護(hù)設(shè)備免遭瞬變電壓破壞）。瞬變干擾抑制器與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)使用。

 

1.5氣體放電管

氣體放電管也稱避雷管，目前常用于程控交換機上。避雷管具有很強的浪涌吸收能力，很高的絕緣電阻和很小的寄生電容，對正常工作的設(shè)備不會帶來任何有害影響。但它對浪涌的起弧響應(yīng)，與對直流電壓的起弧響應(yīng)之間存在很大差異。例如90V氣體放電管對直流的起弧電壓就是90V，而對5kV/μs的浪涌起弧電壓最大值可能達(dá)到1000V。這表明氣體放電管對浪涌電壓的響應(yīng)速度較低。故它比較適合作為線路和設(shè)備的一次保護(hù)。此外，氣體放電管的電壓檔次很少。

 

1.6金屬氧化物壓敏電阻

由于價廉，壓敏電阻是目前廣泛應(yīng)用的瞬變干擾吸收器件。描述壓敏電阻性能的主要參數(shù)是壓敏電阻的標(biāo)稱電壓和通流容量即浪涌電流吸收能力。前者是使用者經(jīng)常易弄混淆的一個參數(shù)。壓敏電阻標(biāo)稱電壓是指在恒流條件下（外徑為7mm以下的壓敏電阻取0.1mA；7mm以上的取1mA）出現(xiàn)在壓敏電阻兩端的電壓降。由于壓敏電阻有較大的動態(tài)電阻，在規(guī)定形狀的沖擊電流下（通常是8/20μs的標(biāo)準(zhǔn)沖擊電流）出現(xiàn)在壓敏電阻兩端的電壓（亦稱是最大限制電壓）大約是壓敏電阻標(biāo)稱電壓的1.8～2倍（此值也稱殘壓比）。這就要求使用者在選擇壓敏電阻時事先有所估計，對確有可能遇到較大沖擊電流的場合，應(yīng)選擇使用外形尺寸較大的器件（壓敏電阻的電流吸收能力正比于器件的通流面積，耐受電壓正比于器件厚度，而吸收能量正比于器件體積）。使用壓敏電阻要注意它的固有電容。根據(jù)外形尺寸和標(biāo)稱電壓的不同，電容量在數(shù)千至數(shù)百pF之間，這意味著壓敏電阻不適宜在高頻場合下使用，比較適合于在工頻場合，如作為晶閘管和電源進(jìn)線處作保護(hù)用。特別要注意的是，壓敏電阻對瞬變干擾吸收時的高速性能（達(dá)ns)級，故安裝壓敏電阻必須注意其引線的感抗作用，過長的引線會引入由于引線電感產(chǎn)生的感應(yīng)電壓（在示波器上，感應(yīng)電壓呈尖刺狀）。引線越長，感應(yīng)電壓也越大。為取得滿意的干擾抑制效果，應(yīng)盡量縮短其引線。關(guān)于壓敏電阻的電壓選擇，要考慮被保護(hù)線路可能有的電壓波動（一般取1.2～1.4倍）。如果是交流電路，還要注意電壓有效值與峰值之間的關(guān)系。所以對 220V線路，所選壓敏電阻的標(biāo)稱電壓應(yīng)當(dāng)是220×1.4×1.4≈430V。此外，就壓敏電阻的電流吸收能力來說，1kA（對8/20μs的電流波）用在晶閘管保護(hù)上，3kA用在電器設(shè)備的浪涌吸收上；5kA用在雷擊及電子設(shè)備的過壓吸收上；10kA用在雷擊保護(hù)上。壓敏電阻的電壓檔次較多，適合作設(shè)備的一次或二次保護(hù)。

 

1.7硅瞬變電壓吸收二極管（TVS管）

硅瞬變電壓吸收二極管具有極快的響應(yīng)時間（亞納秒級）和相當(dāng)高的浪涌吸收能力，及極多的電壓檔次?？捎糜诒Ｗo(hù)設(shè)備或電路免受靜電、電感性負(fù)載切換時產(chǎn)生的瞬變電壓，以及感應(yīng)雷所產(chǎn)生的過電壓。 TVS管有單方向（單個二極管）和雙方向（兩個背對背連接的二極管）兩種，它們的主要參數(shù)是擊穿電壓、漏電流和電容。使用中TVS管的擊穿電壓要比被保護(hù)電路工作電壓高10％左右，以防止因線路工作電壓接近TVS擊穿電壓，使TVS漏電流影響電路正常工作；也避免因環(huán)境溫度變化導(dǎo)致TVS管擊穿電壓落入線路正常工作電壓的范圍。 TVS管有多種封裝形式，如軸向引線產(chǎn)品可用在電源饋線上；雙列直插的和表面貼裝的適合于在印刷板上作為邏輯電路、I/O總線及數(shù)據(jù)總線的保護(hù)。 TVS管在使用中應(yīng)注意的事項： ·對瞬變電壓的吸收功率（峰值）與瞬變電壓脈沖寬度間的關(guān)系。手冊給的只是特定脈寬下的吸收功率（峰值），而實際線路中的脈沖寬度則變化莫測，事前要有估計。對寬脈沖應(yīng)降額使用。 ·對小電流負(fù)載的保護(hù)，可有意識地在線路中增加限流電阻，只要限流電阻的阻值適當(dāng)，不會影響線路的正常工作，但限流電阻對干擾所產(chǎn)生的電流卻會大大減小。這就有可能選用峰值功率較小的TVS管來對小電流負(fù)載線路進(jìn)行保護(hù)。 ·對重復(fù)出現(xiàn)的瞬變電壓的抑制，尤其值得注意的是TVS管的穩(wěn)態(tài)平均功率是否在安全范圍之內(nèi)。 ·作為半導(dǎo)體器件的TVS管，要注意環(huán)境溫度升高時的降額使用問題。 ·特別要注意TVS管的引線長短，以及它與被保護(hù)線路的相對距離。 ·當(dāng)沒有合適電壓的TVS管供采用時，允許用多個TVS管串聯(lián)使用。串聯(lián)管的最大電流決定于所采用管中電流吸收能力最小的一個。而峰值吸收功率等于這個電流與串聯(lián)管電壓之和的乘積。 ·TVS管的結(jié)電容是影響它在高速線路中使用的關(guān)鍵因素，在這種情況下，一般用一個TVS管與一個快恢復(fù)二極管以背對背的方式連接，由于快恢復(fù)二極管有較小的結(jié)電容，因而二者串聯(lián)的等效電容也較小，可滿足高頻使用的要求。 ·固體放電管 固體放電管是一種較新的瞬變干擾吸收器件，具有響應(yīng)速度較快（10～20ns級）、吸收電流較大、動作電壓穩(wěn)定和使用壽命長等特點。固體放電管與氣體放電管同屬能量轉(zhuǎn)移型。圖2.2為其伏安特性。當(dāng)外界干擾低于觸發(fā)電壓時，管子呈截止?fàn)?。一旦干擾超出觸發(fā)電壓時，伏安特性發(fā)生轉(zhuǎn)折，進(jìn)入負(fù)阻區(qū)，此時電流極大，而導(dǎo)通電阻極小，使干擾能量得以轉(zhuǎn)移。隨著干擾減小，通過放電管電流的回落，當(dāng)放電管的通過電流低于維持電流時，放電管就迅速走出低阻區(qū)，而回到高阻態(tài)，完成一次放電過程。固體放電管的一個優(yōu)點是它的短路失效模式（器件失效時，兩電極間呈短路狀），為不少應(yīng)用場合所必須，已在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。固體放電管的電壓檔次較少，比較適合于作網(wǎng)絡(luò)、通信設(shè)備，乃至部件一級的保護(hù)。

 

七、PCB使用技巧

1、元器件標(biāo)號自動產(chǎn)生或已有的元器件標(biāo)號取消重來

Tools工具|Annotate…注釋

All Part：為所有元器件產(chǎn)生標(biāo)號

Reset Designators：撤除所有元器件標(biāo)號

 

2、單面板設(shè)置：

Design設(shè)計|Rules…規(guī)則|Routing layers

Toplayer設(shè)為NotUsed

Bottomlayer設(shè)為Any

 

3、自動布線前設(shè)定好電源線加粗

Design設(shè)計|Rules…規(guī)則|Width Constraint

增加：NET,選擇網(wǎng)絡(luò)名VCC GND，線寬設(shè)粗

 

4、PCB封裝更新，只要在原封裝上右鍵彈出窗口內(nèi)的footprint改為新的封裝號

 

5、100mil=2.54mm;1mil=1/1000英寸

 

6、快捷鍵"M"，下拉菜單內(nèi)的Dram Track End 拖拉端點＝＝＝＝拉PCB內(nèi)連線的一端點處繼續(xù)連線。

 

7、定位孔的放置

在KeepOutLayer層（禁止布線層）中畫一個圓，Place|Arc(圓心弧)center,然后調(diào)整其半徑和位置

 

8、設(shè)置圖紙參數(shù)

Design|Options|Sheet Options

(1)設(shè)置圖紙尺寸：Standard Sytle選擇

(2)設(shè)定圖紙方向：Orientation選項----Landscape(小平方向)----Portrait(垂直方向)

(3)設(shè)置圖紙標(biāo)題欄(Title BlocK):選擇Standard為標(biāo)準(zhǔn)型，ANSI為美國國家協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)型

(4)設(shè)置顯示參考邊框Show Reference Zones

(5)設(shè)置顯示圖紙邊框Show Border

(6)設(shè)置顯示圖紙模板圖形Show Template Graphics

(7)設(shè)置圖紙柵格Grids

鎖定柵格Snap On,可視柵格設(shè)定Visible

(8)設(shè)置自動尋找電器節(jié)點

 

10、元件旋轉(zhuǎn)：

Space鍵：被選中元件逆時針旋轉(zhuǎn)90

在PCB中反轉(zhuǎn)器件(如數(shù)碼管)，選中原正向器件，在拖動或選中狀態(tài)下，

X鍵：使元件左右對調(diào)（水平面）；Y鍵：使元件上下對調(diào)（垂直面）

 

11、元件屬性：

Lib Ref:元件庫中的型號，不允件修改

Footprint:元件的封裝形式

Designator:元件序號如U1

Part type：元件型號（如芯片名AT89C52 或電阻阻值10K等等）（在原理圖中是這樣，在PCB中此項換為Comment）

 

12、生成元件列表(即元器件清單)Reports|Bill of Material

 

13、原理圖電氣法則測試(Electrical Rules Check)即ERC

是利用電路設(shè)計軟件對用戶設(shè)計好的電路進(jìn)行測試，以便能夠檢查出人為的錯誤或疏忽。

原理圖繪制窗中Tools工具|ERC…電氣規(guī)則檢查

ERC對話框各選項定義：

Multiple net names on net:檢測“同一網(wǎng)絡(luò)命名多個網(wǎng)絡(luò)名稱”的錯誤

Unconnected net labels:“未實際連接的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號”的警告性檢查

Unconnected power objects:“未實際連接的電源圖件”的警告性檢查

Duplicate sheet mnmbets:檢測“電路圖編號重號”

Duplicate component designator:“元件編號重號”

bus label format errors:“總線標(biāo)號格式錯誤”

Floating input pins:“輸入引腳浮接”

Suppress warnings:“檢測項將忽略所有的警告性檢測項，不會顯示具有警告性錯誤的測試報告”

Create report file:“執(zhí)行完測試后程序是否自動將測試結(jié)果存在報告文件中”

Add error markers:是否會自動在錯誤位置放置錯誤符號

Descend into sheet parts:將測試結(jié)果分解到每個原理圖中，針對層次原理圖而言

Sheets to Netlist:選擇所要進(jìn)行測試的原理圖文件的范圍

Net Identifier Scope:選擇網(wǎng)絡(luò)識別器的范圍

 

14、系統(tǒng)原帶庫Miscellanous Devices.ddb中的DIODE(二級管)封裝應(yīng)該改，也就把管腳說明1(A) 2(K)改為A(A) K(K)這樣畫PCB導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表才不會有錯誤：Note Not Found

 

15、PCB布線的原則如下

(1)輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發(fā)生反饋藕合。

(2)印制攝導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基扳間的粘附強度和流過它們的電流值決定。

當(dāng)銅箔厚度為0.05mm、寬度為1~15mm時．通過2A的電流，溫度不會高于3℃，因此導(dǎo)線寬度為1.5mm（60mil）可滿足要求。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選0.02~0.3mm(0.8~12mil)導(dǎo)線寬度。當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線．尤其是電源線和地線。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小至5~8mm。

(3)印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則．長時間受熱時，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時，最好用柵格狀.這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。

(4)焊盤：焊盤中心孔要比器件引線直徑稍大一些。焊盤太大易形成虛焊。焊盤外徑D一般不小于(d+1.2)mm，其中d為引線孔徑。對高密度的數(shù)字電路，焊盤最小直徑可取(d+1.0)mm。

 

16、工作層面類型說明

⑴、信號層（Signal Layers）,有16個信號層，TopLayer BottomLayer MidLayer1-14。

⑵、內(nèi)部電源/接地層（Internal Planes）,有4個電源/接地層Planel1-4。

⑶、機械層（Mechanical Layers）,有四個機械層。

⑷、鉆孔位置層（Drill Layers）,主要用于繪制鉆孔圖及鉆孔的位置，共包括Drill Guide 和Drill drawing兩層。

⑸、助焊層（Solder Mask）,有TopSolderMask和BottomSolderMask兩層，手工上錫。

⑹、錫膏防護(hù)層（Paste Mask）有TopPaste和BottomPaster兩層。

⑺、絲印層（Silkscreen）,有TopOverLayer和BottomOverLayer兩層，主要用于繪制元件的外形輪廓。

⑻、其它工作層面（Other）：

KeepOutLayer:禁止布線層，用于繪制印制板外邊界及定位孔等鏤空部分。

MultiLayer:多層

Connect:連接層

DRCError:DRC錯誤層

VisibleGrid:可視柵格層

Pad Holes:焊盤層。

Via Holes:過孔層。

17、PCB自動布線前的設(shè)置

⑴Design|Rules……

⑵Auto Route|Setup……

Lock All Pro-Route:鎖定所有自動布線前手工預(yù)布的連線。

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