PCB导线设计技术
PCB设计工艺性要求

PCB设计工艺性要求1. 线宽线距要求:线宽线距是指PCB中导线的宽度和导线之间的距离。
一般情况下,线宽线距越小,能够容纳更多的导线,从而提高PCB的电路密度和功能。
常见的线宽线距要求为8mil(0.2mm),但随着电路技术的发展,已经有不少设计要求线宽线距小于8mil。
2.焊盘设计要求:焊盘是焊接元件的接口,因此焊盘设计的合理性对于焊接质量和可靠性来说至关重要。
焊盘的设计要求包括焊盘尺寸、形状、间距等。
焊盘应尽量与元件引脚的尺寸和排列一致,确保焊盘在焊接过程中能够与元件引脚正确对位,避免焊接偏位和短路等问题的发生。
3.焊接工艺要求:焊接工艺是指PCB焊接过程中的一系列步骤和规范,包括焊接温度、焊接时间、焊锡合金成分等。
焊接工艺要求的合理选取可以保证焊接接头的可靠性和电气特性。
例如,对于表面贴装技术(SMT),需要采用合适的回流焊接工艺,以确保焊接接头的牢固和电气连接的可靠性。
4.孔径和通孔要求:PCB中的通孔用于连接不同层之间的导线或者安装插针等连接器。
通孔的设计要求包括通孔尺寸、孔径公差、孔径与焊盘直径的配合要求等。
合理的通孔设计可以提高PCB的可靠性和抗电磁干扰能力。
5.成品外观要求:PCB的成品外观包括表面的演绎度、线路清晰度、涂层均匀度等。
这些外观要求不仅体现了PCB设计的美观性,还对于PCB的光学和电学性能都有一定的影响。
因此,在PCB设计中,需要考虑如何满足成品外观要求,例如选择合适的表面处理技术、控制制造过程等。
6.技术文件要求:技术文件是PCB制造过程中的重要依据,包括PCB 设计文件、工程文件、制造文件等。
技术文件的准确性、完整性和规范性对于PCB的制造和组装过程至关重要。
因此,在PCB设计过程中需要编写清晰、准确的技术文件,并与制造厂商进行充分的沟通和确认。
总而言之,工艺性要求是PCB设计中不可忽视的重要方面,它涉及到PCB制造过程中的各个环节和要素。
设计工艺性要求符合标准和规范,可以提高PCB的可靠性、性能和可制造性,为PCB的应用提供坚实的保障。
印制电路板(pcb)设计技术与实践 第3版

印制电路板(PCB)设计技术与实践是电子工程领域的重要概念,它涵盖了电路板的设计、制造和应用。
本文将从简到繁,由浅入深地探讨PCB设计技术与实践的相关主题,以便读者能够更深入地理解并应用这一概念。
## 1. 初识印制电路板设计技术与实践印制电路板(PCB)是电子产品中不可或缺的组成部分。
它通过电化学工艺,在绝缘基板上镀上一层铜,并利用光刻技术制作电路图形,形成了电子零部件之间的导线连接和支持面板。
PCB设计技术与实践就是指在PCB的设计与制造过程中所涉及的技术和实践方法。
## 2. PCB设计的基本要素在PCB设计中,必须考虑电路布局、元器件布局、信号完整性、电磁兼容性、可靠性等方面的要素。
其中,电路布局是PCB设计的核心内容之一。
在设计电路布局时应特别关注信号完整性和电磁兼容性问题,以确保PCB的性能和可靠性。
信号完整性和电磁兼容性是PCB设计中的两大挑战。
在设计PCB布局时,必须合理安排信号线路,减小信号回波,并采取屏蔽措施以有效地抑制电磁辐射。
## 3. PCB设计技术的发展趋势随着电子技术的不断发展,PCB设计技术也在不断演进。
从单层板、双层板到多层板,PCB设计技术不断提升,实现了电子产品在功能、性能和体积上的进一步优化。
PCB设计技术还借助于高速数字信号处理、高频模拟信号处理等先进技术,实现了对PCB设计的更高要求。
## 4. PCB设计技术与实践的应用PCB设计技术与实践广泛应用于电子通讯、工控、医疗、汽车等领域。
在通讯领域,PCB设计技术的应用使得手机、通讯设备更加轻薄、高效;在工控领域,PCB设计技术实现了自动化、智能化生产;在医疗领域,PCB设计技术带来了更加精准、可靠的医疗设备。
## 5. 个人对PCB设计技术与实践的理解在我看来,PCB设计技术与实践是电子领域中的重要组成部分,对于电子产品的性能、可靠性和成本都有着重要影响。
随着电子技术的不断发展,PCB设计技术也在不断演进,我认为未来PCB设计技术将更加注重高速、高频、多层、微型化等方面的需求,并且在应用将更加广泛。
pcb线路板设计方案

pcb线路板设计方案PCB线路板是电子产品中最基本的硬件之一,它是电路元件之间相互连接和传递电信号的桥梁,因此对于任何一款电子产品的研发和制造,都离不开好的PCB设计方案。
一、PCB线路板设计的基础知识1.1 PCB线路板的构成PCB线路板是由基板、电路元器件和连线等组成的。
其中,基板是PCB的主体部分,它一般由玻璃纤维胶布或其他合适材料制成,有前后两面,中间加上铜皮,用于电路元器件的安装和电流的传输。
电路元器件是将电路中的各种电子元器件放上PCB板上,按预定的位置和方向焊接在板上,起到传导电流和电脉冲,实现功能的作用。
连线则是将各器件之间按照电路图所示的连接方式用各种连接方式如导线等连接。
1.2 PCB线路板的优势与传统的电路进行比较,PCB线路板有很多优势。
首先,PCB线路板的小体积和轻重量让人们能够设计制造更小、更轻巧的电子产品。
其次,PCB线路板在设计上更加灵活,能够满足不同电子产品的需要。
再次,PCB线路板在制造上更加精准,连线长度和宽度都可以精确地控制,大大提高了电路连接的可靠性和实用性。
最后,PCB线路板还可以用于大批量生产,可以实现电路元器件无序的自动化组装,这在传统的电路制造过程中是难以完成的。
二、PCB线路板设计方案的制定2.1 设计规范的确定制定PCB线路板设计方案首先要了解该电子产品的设计要求和规范要求。
在设计之前,我们需要按照要求提前制定相关的标准和规范。
例如,需要确定线路板的大小、板材厚度、线宽、线距、钻孔规范、电路隔离距离、布局和元器件安装规范等。
2.2 PCB线路板的布局规划PCB线路板的布局是非常关键的设计环节,对于电子产品的整体性能和成本都具有重要影响。
在进行布局规划时,我们需要遵循优先考虑信号连接、布局紧凑、元器件之间的模块化设计等原则。
通过合理的布局,能够保证电路板的信号传输畅通、噪声干扰减少、可靠性提高、避免干扰影响电路性能等问题,达到最佳设计效果。
2.3 PCB线路板元器件的选型PCB线路板中所需要的元器件包括晶体管、二极管、电阻、电容等各种电子元器件。
PCB布线的技巧及注意事项

PCB布线的技巧及注意事项布线技巧:1.确定电路结构:在布线之前,需要先确定电路结构。
将电路分成模拟、数字和电源部分,然后分别布线。
这样可以减少干扰和交叉耦合。
2.分区布线:将电路分成不同的区域进行布线,每个区域都有自己的电源和地线。
这可以减少干扰和噪声,提高信号完整性。
3.高频和低频信号分离:将高频和低频信号分开布线,避免相互干扰。
可以通过设立地板隔离和电源隔离来降低电磁干扰。
4.绕规则:维持布线规则,如保持电流回路的闭合、尽量避免导线交叉、保持电线夹角90度等。
这样可以减少丢失信号和干扰。
5.简化布线:简化布线路径,尽量缩短导线长度。
短导线可以减少信号传输延迟,并提高电路稳定性。
6.差分线布线:对于高速信号和差分信号,应该采用差分线布线。
差分线布线可以减少信号的传输损耗和干扰。
7.用地平面:在PCB设计中,应该用地平面层绕过整个电路板。
地平面可以提供一个低阻抗回路,减少对地回路电流的干扰。
8.参考层对称布线:如果PCB板有多层,应该选择参考层对称布线。
参考层对称布线可以减少干扰,并提高信号完整性。
注意事项:1.信号/电源分离:要避免信号线与电源线共享同一层,以减少互相干扰。
2.减小射频干扰:布线时要特别注意射频信号传输的地方,采取屏蔽措施,如避免长线路、使用高频宽接地等。
3.避免过长接口线:如果接口线过长,则信号传输时间会增加,可能导致原始信号失真。
4.避免过短导线:过短的导线也可能引发一些问题,如噪声、串扰等。
通常导线长度至少应该为信号上升时间的三分之一5.接地技巧:为了减少地回路的电流噪声,应该尽量缩短接地回路路径,并通过增加地线来提高接地效果。
6.隔离高压部分:对于高压电路,应该采取隔离措施,避免对其他电路产生干扰和损坏。
7.注重信号完整性:对于高速和差分信号,应该特别注重信号完整性。
可以采用阻抗匹配和差分线布线等技术来提高信号传输的稳定性。
总结起来,PCB布线需要遵循一些基本原则,如简化布线、分区布线、差分线布线等,同时需要注意电源和信号的分离、射频干扰的减小等问题。
pcb设计规则

pcb设计规则PCB设计规则是指在进行PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)设计时需要遵守的一系列规定和标准。
这些规则旨在确保PCB 的可靠性、稳定性和性能,并简化制造和组装过程。
本文将详细介绍几个常见的PCB设计规则。
1. 线宽和间距规则:线宽和间距是PCB上导线的基本参数,也是确保信号完整性和防止干扰的重要因素。
通常,线宽和间距的选择取决于电流负载、电压和信号传输速率。
较高的电流负载通常需要较宽的线宽,而较高的信号传输速率则需要较小的间距。
2. 焊盘规则:焊盘是电子元件与PCB之间的连接接点,用于电子元件的安装和连接。
焊盘的规则包括焊盘的尺寸、形状和间距。
一般来说,焊盘的直径应适当大于引脚直径,以确保焊接质量和可靠性。
3. 接地规则:接地是PCB设计中非常重要的一部分,用于提供电路的参考电平和抑制干扰。
接地规则包括接地电路的布局、接地电路与信号线的交叉方式以及接地电路与外壳的连接方式。
正确的接地布局和连接方式可以有效地减少电磁干扰和信号串扰。
4. 管理散热规则:电子器件在工作过程中会产生热量,如果不能有效地排除热量,将会影响电子器件的稳定性和寿命。
管理散热规则包括散热器的设计和布局、散热孔的设置以及散热材料的选择。
合理的散热设计可以保持电子器件的工作温度在合理范围内,提高系统的可靠性和稳定性。
5. 阻抗匹配规则:在高频电路设计中,阻抗匹配是确保信号的传输质量和稳定性的重要因素。
阻抗匹配规则包括传输线的设计和布局、差分信号线的匹配和阻抗控制。
通过合理的阻抗匹配设计,可以减少信号反射和串扰,提高信号的传输质量。
6. 设计层次规则:大型PCB设计通常会涉及多个层次的设计,包括信号层、电源层和地层等。
设计层次规则包括各个层次之间的连接方式、信号线的穿越方式以及电源和地的布局。
合理的设计层次规则可以确保信号的完整性和电源的稳定性。
7. 元件布局规则:元件布局是PCB设计中关键的一步,直接影响到电路的性能和可靠性。
印制电路板(pcb)设计技术与实践 第3版

印制电路板(pcb)设计技术与实践第3版摘要:一、印制电路板概述- 定义与作用- 历史与发展二、PCB 设计技术与实践- 设计流程与方法- 设计工具与软件- 实践应用案例三、PCB 设计中的关键技术与挑战- 传输线与特性阻抗- 信号完整性分析- 电磁兼容性设计四、PCB 设计的未来发展- 新技术与新材料- 行业趋势与市场前景正文:印制电路板(PCB)是一种用于电子设备中的电子电路组件,它将各个电子元件通过导线和线路连接起来,实现电子信号的传输和处理。
PCB 设计是电子制造行业中的关键环节,它直接影响到产品的性能、可靠性、成本等方面。
一、印制电路板概述印制电路板(PCB)是一种用于电子设备中的电子电路组件,它将各个电子元件通过导线和线路连接起来,实现电子信号的传输和处理。
PCB 设计是电子制造行业中的关键环节,它直接影响到产品的性能、可靠性、成本等方面。
PCB 的历史可以追溯到20 世纪30 年代,最初主要用于电话交换机和电视机中。
随着电子技术的不断发展,PCB 的应用范围越来越广泛,涉及到通信、计算机、消费电子、医疗设备等多个领域。
二、PCB 设计技术与实践PCB 设计是一项复杂的工作,它需要掌握一系列的设计技术与实践。
设计流程通常包括电路设计、布局、布线、校验等步骤。
电路设计是PCB 设计的基础,它需要根据产品需求设计出合适的电路拓扑结构。
布局是将电路元件放置在PCB 上的过程,它需要考虑元件的封装、位置、间距等因素。
布线是将电路元件之间的导线连接起来的过程,它需要考虑导线的宽度、长度、间距、过孔等因素。
校验是检查PCB 设计是否符合要求的过程,它需要对电路拓扑、布局、布线等方面进行检查。
PCB 设计工具与软件是PCB 设计的重要支撑,它可以帮助设计师快速、高效地完成设计工作。
目前市场上有很多种PCB 设计软件,如Altium Designer、Cadence 等。
实践应用案例是检验PCB 设计技术与实践的重要标准。
印制电路板(pcb)设计技术与实践 第3版

印制电路板(pcb)设计技术与实践第3版摘要:一、印制电路板(PCB)设计技术的基本概念1.PCB的定义和作用2.PCB的设计流程与基本原则二、PCB设计软件与实践1.主流PCB设计软件介绍2.软件操作实践教程三、PCB设计的关键技术1.电磁兼容性(EMC)设计2.信号完整性(SI)设计3.电源完整性(PI)设计四、PCB制造与装配工艺1.PCB制造流程简介2.常见PCB材料与层数选择3.PCB装配工艺介绍五、PCB测试与优化1.PCB测试方法与设备2.测试结果分析与优化策略六、实际案例解析1.基于AT89C51单片机的电子日历与时钟设计2.基于1602LCD的电话拨号键盘按键实列正文:一、印制电路板(PCB)设计技术的基本概念1.PCB的定义和作用印制电路板(Printed Circuit Board,简称PCB)是一种用于电子设备中承载电子元器件和连接电路的基板。
它具有导电性、绝缘性和机械强度,是电子设备的重要组成部分。
2.PCB的设计流程与基本原则(1)设计需求分析:明确设计目标、功能、性能等要求。
(2)原理图设计:绘制电路原理图,包括元器件选型、布局和连线。
(3)PCB布局:根据原理图进行PCB布局,考虑电磁兼容性、信号完整性、电源完整性等因素。
(4)PCB布线:在布局的基础上进行布线,遵循布线规则,如最小线宽、最小间距、交叉线处理等。
(5)设计规则检查:检查设计是否符合规范,如阻抗匹配、信号延迟等。
(6)文件输出:生成生产所需的文件,如Gerber文件、钻孔文件等。
二、PCB设计软件与实践1.主流PCB设计软件介绍(1)Altium Designer:一款集电路原理图、PCB布局布线、仿真及制作于一体的软件。
(2)Cadence OrCAD:一款广泛应用于电子设计自动化(EDA)领域的软件。
(3)Mentor Graphics:一款提供完整电子设计自动化解决方案的软件。
2.软件操作实践教程(1)Altium Designer:安装软件、创建项目、绘制原理图、布局布线、生成Gerber文件等。
pcb 制作工艺

pcb 制作工艺
PCB制作工艺是指在制造电路板过程中所采用的技术和方法。
下面是一般的PCB制作工艺流程:
1. 设计电路原理图:根据电路功能要求,使用专业的电路设计软件绘制电路原理图。
2. PCB布局设计:将电路元件按照电路原理图进行布局,确
定元件的位置、连接方式以及走线规划。
3. 路由设计:根据布局设计结果,使用专业的PCB设计软件
进行走线规划。
根据电路的特性,选择合适的走线方式(如单层、双层、多层板等),并进行走线、连接等操作。
4. 制作基板:根据设计好的电路板图,在电路板上涂覆一层铜箔,并通过化学刻蚀过程去除不需要的铜箔部分,从而形成电路板的导线。
5. 钻孔:将电路板上需要钻孔的位置通过钻孔机进行钻孔。
6. 表面处理:对电路板进行表面处理,如化学镀镍、化学镀银、化学镀金等,以保护电路板,并提高导电性和耐腐蚀性。
7. 零件名编号:对于多层板,需要进行层序编号。
8. 焊接:将电路板与元件进行焊接,如通过波峰焊、手工焊接等方式将电子元件连接到电路板上。
9. 检测和测试:对制作完成的电路板进行检测和测试,以确保电路板的质量和性能符合要求。
10. 包装和出货:对制作完成并测试通过的电路板进行包装和
出货。
以上是一般的PCB制作工艺流程,具体的制作工艺还会根据
电路板的复杂程度、要求和使用的制造设备的不同而有所变化。
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∙PCB导线设计技术∙来源:中国PCB技术网作者:San 发布时间:2007-04-25 16:40:47 评论(0条) ∙本文汇集国外厂商的设计数据,分成(上)、(中)、(下)三集、六个单元,详细介绍电路基板导线Layout技巧,包括:微电脑周边电基板路导线设计、模拟电路基板导线设计、宽带与高频电路基板导线设计、电源与功率电路基板导线设计、数字电路基板导线设计,以及Video应用电路基板导线设计。
本篇先将介绍计算机周边、模拟电路基板,及宽带与高频电路基板的导线设计技巧。
微电脑周边电基板路导线设计a. LED电流导线的设计LED 组件广泛应用在微电脑接口设备,不过大部份的LED封装位置,距离计算机本身相当远。
LED只要维持适当亮度即可的同时,某些情况要求在明亮环境下能够轻易判别LED的辉度,然而即使相同的驱动电流IF,LED的辉度随着发光色出现差异(表1)。
如图1所示LED的电流高达数十mA,随着LED电流导线长度与路径的延伸,LED的ON/OFF经常成为周边电路发生切换噪讯(switching noise)的诱因。
表1 LED的发光色与辉度关系图1 典型LED驱动电路因此封装时驱动晶体管必需尽量靠近LED,藉此缩减LED电流IC的流动路径。
LED的辉度与驱动电流呈比例,一般设计上是以绿色LED作基准,依照表1的设定值改变各色的电流值。
LED电路基板图案可依照图2的矩阵(matrix)方式排列,如此一来外观上显得非常简洁,驱动晶体管则当作数字晶体管(digitaltransistor),串联电阻一般是设在电路基板背面。
图2 典型LED驱动电路板的图案(双面电路板)b.7时段LED的common端子设计图3是利用微处理器控制的 open drain端子动态驱动阳极(anode)common type 7时段(segment)LED电路图,从电源到7时段LED common端子的导线,基于全时段点灯时电流高达40~100mA的考虑,因此设计上尽量加粗电路基板的图案(pattern)导线宽度。
使用双面电路基板与disc lead的场合,组件必需设在显示器的外侧,如此才能避免影响7时段LED的封装作业。
芯片(chip)组件若设在基板背面时,如图4所示可以消除显示器周围的组件,如果加上连接器(connector)cn1,封装后的LED模块可以直接固定在微电脑内。
图4是利用电路板图案设计CAD EAGLE软件自动布线,该软件具备全自动自动Layout功能,而且可以不限次数变更设计,此外自动routing可透过试算错误寻求各种路径 (route),不过笔者建议初期设定时,基板背面的布线采直交方式,事后比较容易修改,尤其是类似这种电路,若未特定布线方向成功机率非常低。
图3 7时段LED的动态驱动电路图图4 chip组件构成的7时段LED电路板图案(双面电路板)c. 高湿度环境用的基板布线照片1是内建周边电路的湿度传感器CHS-GSS实际外观,如图5所示相对湿度100%时CHS-GSS湿度传感器只有1V,所以可以当作数字电压计直接读取湿度。
如果与微处理器的A-D converter连接时,必需转换成5v等级(range)。
照片1 湿度传感器CHS-GSS外观图5 湿度传感器的相对-输出电压特性图6的电路使用单电源,它是由rail to rail OP增幅器构成,可以将湿度传感器的1V转换成5V,此外利用图中的gain微调器VR1,可以使gain成为(1+480/120)=5。
布线设计上为了降低高湿度环境时的漏电(leak)现象,必需避免在OP增幅器接地(ground)之间设置图案,同时尽量加大图案之间的间隔缩减图案导线的宽度。
图中R1,R2使用1/4W±1%金属皮膜电阻;图7是auto router绘制的双面电路基板图案,焊接面为全接地(full ground),本电路基板封装测试试后再用树脂包覆防湿。
图6 扩大湿度传感器输出范围的电路图7 湿度传感器周边电路的pattern(双面电路板,未标示背面接地)d. 微处理器内建A-D converter时,前置增幅器周边的模拟/数字分离技巧最近几年单片微机大多内嵌A-D Converter(以下简称为ADC),封装这类微处理器时,必需防止模拟ADC受到数字电路噪讯的影响。
图8是小型单片微机与ADC 用置增幅器 (pre-amplifier)的电路图,图中的IC1为输出入rail to rail的OP增幅器,它是ADC前置增幅器的10倍电压gain非反相增幅电路;IC2是dropout定电压电源,它可以产生3.3V数字与模拟电路的电源;IC2使用Renasas公司开发的R8C/Tiny系列小型微处理器,该芯片内建10位循序比较型ADC,第14号脚架(pin)除了可以输入模拟信号之外,同时也是ADC用模拟输入埠(port)。
接着介绍除外的表面封装组件,封装在双面印刷电路基板的技巧。
图8 内嵌A-D converter的微处理器与前置增幅周边电路图9是接地与电源电路的基板图案。
接地图案设计上的重点,必需明确分离模拟接地(以下简称为AGND)与数字接地(以下简称为DGND),此处为配合电位因此采取单接点设计,如此设计可以防止数字电路的噪讯,造成 ADC的转换精度降低等问题,因此图9的AGND与DGND连接点设在IC3的Vss端子(5号脚架)附近。
图9 IC3周边电路的pattern 说明本电路使用的微处理器接地端Vss子只有一条,不过其它型号的IC则将AGND与DGND端子分离,因此必需将AGND与DGND的pattern 作明确的分离与单点连接(图11)。
电源电路需注意的是与IC2输出入连接的C3,C5两电容的设置,因为未降低输出入端子的高频阻抗时,低 dropout电压的电源IC会有波动之虞,所以C3,C5尽量靠近IC2设置,同时还需要缩减导线长度加粗导线宽度。
图10 AGND与DGND明确分离作单点连接图11是前置增幅周边电路的电路基板pattern,如图所示C2设置在IC1附近,由于电压复归型OP增幅器反相输入端子的输入阻抗很高,极易受到外部噪讯的影响,所以图11的电路基板图案,刻意缩短至反相输入端子(IC1的3号脚架)的导线长度,图中R3是分割容量性负载与OP增幅器输出端子的电阻,OP增幅器与微处理器之间的导线很长时,该电阻必需尽量设置在OP增幅器附近。
图11 前置增幅器周边电路的pattern描绘AGND时必需尽量降低AGND本身的阻抗,实际布线图案除了采用full pattern之外,前置增幅器的输出入导线应用贯穿孔(through hole)设计,使导线绕到AGND背面藉此降低AGND的阻抗。
此外包含前置增幅器在内封装模拟电路的基板背面,不可有任何数字信号(包含DGND)流通,主要目的是要防止容量结合,造成数字电路的信号变成噪讯影响模拟电路的动作。
模拟电路基板导线设计a. OP增幅器构成的全波形整流电路patterning图 12的全波形整流电路,经常因正端(plus side)与负端(minus)gain的未整合,导致波形不均衡,所以决定gain值的电阻使用误差为±1%的金属皮膜电阻。
本电路可以使IC1b作差动动作,因此能够减缓高频时波形不均衡现象。
虽然OP增幅器采用LF412,不过可以根据设计需求,改用与OP增幅器脚架相容的LM358。
图12 利用OP差动增幅器作全波整流的电路IC1 的1、2号脚架至5、6号脚架路径(route)是本电路基板主要设计重点,如图13所示如果导线绕过IC的外侧,路径会变长所以采取IC下方布线设计,正、负电源的图案导线宽度完全相同,信号则沿着箭头方向流动,二极管(diode)等整流电路则整合在基板左侧,电源导线加粗的同时接地采取full ground设计,如此一来双面电路基板就可以满足以上所有的要求。
图13 利用OP差动增幅器作全波整流的电路基板图案b.光学耦合器的基本周边导线接着介绍封装光学耦合器(photo coupler)的电路基板分离图案设计技巧。
光学耦合器主要功能是将board或是设备之间绝缘,主要原因是为了保障各组件保证的绝缘耐压特性,因此电路基板出现所谓的分离图案设计。
图14的电路12V的输入单元与5V的输出单元就是采用分离图案设计,它使用四个编号为的PS2801-4光学耦合器。
图14 使用photo coupler的电压转换电路如图15所示为确保1次端(发光侧)与2次端(收光侧)的沿面距离,所以设计上分成表层图案与内层图案,内层图案若是full pattern时,与一般full pattern 一样需作除料设计。
所谓沿面距离是线导体之间的指导,沿着绝缘物通行时最短距离而言,有关耐压与沿面距离,UL、VDE等各国的安全规范都有严谨的规定与说明。
(a)pattern的间隔过窄设计例(b)pattern的间隔适当设计例图15 photo coupler正下方的1次端与2次端图案必需确实分离I/O点数很多而且使用复数个光学耦合器的场合,必需将散热问题一并列入考虑。
图16是根据以上需求,兼具散热效果的pattern设计范例,由图可知1次端与2次端的接地共通时,利用full pattern连接可以提高散热效果;内层有接地时可以在full pattern设置数个via与内层接地连接。
如上所述根据1次端与2次端的电流值与散热要求,最后才能决定电阻的定额与pattern宽度。
图16 兼具散热效果的pattern设计c. 100V以上商用电源线的图案图17是已经绝缘可输出脉冲的商用交流zero cross point电路。
TLP626 LED两者未点灯时,光学耦合器的光学晶体管(photo transistor)成为OFF,输出正极性的脉冲。
图17 商用交流zero cross point检测电路由于商用交流的输入线相当危险,因此设计电路基板图案时必需充分考虑绝缘与安全性。
图18所示虽然R1单独一个电阻电气上动作完全相同,不过与商用交流的输入直接连接的图案变长,或是流入电阻的电压变高时,电阻的耐电压特性会出现问题,因此建议读者最好分成数个电阻。
图19的输入电压变高时,R1电力损失会以电压的二次方增加,此时必需改佣可以封装更大阻抗的电路基板图案。
图18 以R1取代图17的R1-1 R1-2 图18 以R1取代图17的R1-1 R1-2图19 加大图17的R1-1 R1-2容许电力可支持大电压范围设计图20的电路基板图案,必需考虑下列事项:①采用full pattern设计,组件尽量紧凑封装。
②R1等发热组件附近设置低高度R1,同时尽量远离C1。
③R1设置复数个可以封装1W,2W,3W电力阻抗的land。