在PCB的设计中,实际上在正式布线之前需要较长的步骤,以下是主要的设计流程。
1.系统规格
首先,必须计划这个电子设备的各系统规格。包含系统功能、成本限制、尺寸、动作状况等。
2.系统功能框图
接下来,必须制作系统的功能框图。也必须显示块之间的关系。
3.分割几个系统PCB
如果将系统分成几个PCB,不仅可以有尺寸,还可以有升级和更换零件的能力。系统功能框图提供了我们分割的依据。像计算机一样主机板,可以分为显示卡、声音卡、软盘、电源供应器等。
4.决定使用包方法以及各PCB的大小
当决定了在各PCB中使用的技术和电路数时,接着决定板的大小。如果设计太大,则改变封装技术或重新开始分割的操作。在选择技术时,也必须考虑线路图的质量和速度。
5.描绘所有PCB的电路概图
在概图中,表示各部件间的相互连接的详细内容。必须描绘所有的系统PCB,但现在多采用CAD(计算机辅助设计,Computer Aided Design)方式。
PCB的电路概图
初步设计的模拟动作是为了确保设计的电路图正常工作,首先必须用计算机软件进行模拟。这样的软件能够读取概图,能够以多种方式显示电路动作的情况。这个实际制作样品PCB,比手动测量更有效率。
安装零部件PCB
零件的放置方法取决于它们是如何连接的。您必须最有效地连接路径。所谓有效的配线,越是引线短,通过层数越少(这也减少了导孔的数量)越好,但在实际的配线中,关于该问题还将进一步提及。以下是汇流排接线PCB的情况。为了使各零件有完美的配线,放置位置很重要。
测试配线的可能性,高速正确动作
目前有些计算机软件可以检查各部件的配置位置是否正确连接,或是是否高速运行。这个程序被称为零件的安排,但是我们不太深入研究这些。如果电路设计有问题,在将线路实际输出之前,也可以重新配置部件的位置。
导出PCB上行链路
概图中的连接,现在变成了实地布线的样子。此步骤通常是全自动的,但通常需要手动修改一部分。接下来是双层板导线的范本。红色和蓝色的线分别表示PCB的部件层和焊接层。白色文字和四边形表示网络版印刷面的各表示。红色点和圆形表示钻孔和引导孔。在右端PCB的焊接面可以看到金手指。该PCB的最终构图通常被称为工作背景(Artwork)。
每次设计都必须符合一系列规定,例如线路之间的最小保持空隙、最小线路宽度、其他类似的实际限制。这些规定根据电路的速度、传输信号的强弱、电路对功率和噪声的灵敏度、材质质量和制造设备等因素而不同。电流强度上升的话,导线的粗细也必须增加。为了减少PCB的成本,必须减少层数,并且还注意这些规定是否仍然一致。如果需要超过2层的结构,则通常用于电源层和接地层,信号层上的传输信号不受影响,可以作为信号层的防护罩。
线后电路测试
为了确定线路在导线之后正常工作,必须通过最终检测。该检测还可以检查是否有不正确的连接,检查所有连接线是否按照概图进行。
创建文件
现在,因为有很多设计PCB的CAD工具,所以制造商如果没有符合标淮的文件,就不能制造板。标淮虽然有几个规格,但是最常用的是Gerber files规格。一组Gerber files包括各信号、电源以及接地层的平面图、防焊接层和丝网印刷面的平面图、以及钻头和取出等指定文件。
电气合规问题
EMC(电磁适配)未按照标准设计的电子设备释放电磁能,很可能干扰附近的电气设备。EMC对于电磁干扰((EMI)、电磁场((EMF)、射频干扰((RFI)等规定了最大的限制。该规定可以确保该电器产品和附近其他电器产品的正常操作。EMC对于某个装置,对向其他装置散射或传导的能量有严格的限制,在设计时,使外来EMF、EMI、RFI等磁化率减少。换言之,该规定的目的是防止电磁能量的进入和来自装置的放出。这实际上是一个很难的问题,一般使用电源和接地层,把PCB放入金属箱来解决这些问题。电源和接地层防止信号层的干扰,金属箱的作用也不少。对于这些问题我们不太深刻。
电路的最大速度取决于如何按照EMC规定。随着频率的增加,内部EMI的电流损失增强,如导体之间。两者之间的电流差太大的话,必须延长两者之间的距离。这是为了避免高压,将电路的电流消耗控制在最小限度的方法。布线的延迟率也很重要,所以长度自然短一些比较好。因此,配线良好、小PCB、比大PCB更适合高速动作。