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learntodesignpcb4 [2019/05/25 15:07] gongyu |
learntodesignpcb4 [2019/05/25 15:32] (当前版本) gongyu [4.11 测试电路] |
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PCB设计是硬件工程师必备的技能,要修成优秀的硬件工程师就要先了解与PCB相关的一些基本概念,以在具体的设计过程中把握住核心的要点。 | PCB设计是硬件工程师必备的技能,要修成优秀的硬件工程师就要先了解与PCB相关的一些基本概念,以在具体的设计过程中把握住核心的要点。 | ||
- | #### 4.1 PCB的功能 | + | ### 4.1 PCB的功能 |
{{ :produktspektrum_570_res01.jpg |}}<WRAP centeralign> 印刷电路板 - PCB:Printed Circuit Board </WRAP> | {{ :produktspektrum_570_res01.jpg |}}<WRAP centeralign> 印刷电路板 - PCB:Printed Circuit Board </WRAP> | ||
行 13: | 行 13: | ||
{{ :pcb_41.png |}}<WRAP centeralign> PCB的功能 - 将不同的元器件放置在上面,并能够将这些元器件进行电气连接 </WRAP> | {{ :pcb_41.png |}}<WRAP centeralign> PCB的功能 - 将不同的元器件放置在上面,并能够将这些元器件进行电气连接 </WRAP> | ||
- | #### 4.2 PCB和PCBA | + | ### 4.2 PCB和PCBA |
PCB和PCBA是两个概念,也是两道工序。PCB加工是基于工程师提供的Gerber文件将设计变成实际的电路板(没有安装元器件的裸板)的过程,国内非常有名的PCB加工厂有金百泽、兴森快捷等;PCBA是PCB Assembly的缩写,也就是在已经加工好的PCB板上将元器件焊接、安装上去的过程,PCBA的厂商通过贴片机、手工焊接等方式将元器件焊接在PCB板上,像深圳的汉普、金百泽、苏州的易德龙等都是PCBA领域比较专业而且有规模的企业。当然也有不少企业既做PCB生产,又做PCBA的业务,比如金百泽。 | PCB和PCBA是两个概念,也是两道工序。PCB加工是基于工程师提供的Gerber文件将设计变成实际的电路板(没有安装元器件的裸板)的过程,国内非常有名的PCB加工厂有金百泽、兴森快捷等;PCBA是PCB Assembly的缩写,也就是在已经加工好的PCB板上将元器件焊接、安装上去的过程,PCBA的厂商通过贴片机、手工焊接等方式将元器件焊接在PCB板上,像深圳的汉普、金百泽、苏州的易德龙等都是PCBA领域比较专业而且有规模的企业。当然也有不少企业既做PCB生产,又做PCBA的业务,比如金百泽。 | ||
行 36: | 行 36: | ||
* 表面贴装方式(Surface mount)- 元器件只出现在一个Layer上 | * 表面贴装方式(Surface mount)- 元器件只出现在一个Layer上 | ||
- | #### 4.3 表面贴装器件(SMD) | + | ### 4.3 表面贴装器件(SMD) |
{{ :pcb_44.png |}} <WRAP centeralign>表面贴装(SMT)器件的使用 </WRAP> | {{ :pcb_44.png |}} <WRAP centeralign>表面贴装(SMT)器件的使用 </WRAP> | ||
SMD - Surface Mount Device,翻译过来叫表面贴装的元器件,SMT - Surface Mount Technology,翻译过来就是表面贴装技术或表面贴装工艺,简称“表面贴装”。SMD在PCB上使用的主要特性有如下几点: | SMD - Surface Mount Device,翻译过来叫表面贴装的元器件,SMT - Surface Mount Technology,翻译过来就是表面贴装技术或表面贴装工艺,简称“表面贴装”。SMD在PCB上使用的主要特性有如下几点: | ||
行 44: | 行 44: | ||
* 器件的起始脚(第一个管脚)需要定义清楚,有时采用不同形状的焊盘来表示 | * 器件的起始脚(第一个管脚)需要定义清楚,有时采用不同形状的焊盘来表示 | ||
- | #### 4.4 走线 - Track(Trace) | + | ### 4.4 走线 - Track(Trace) |
- | #### 4.5 焊盘(PAD) | + | ### 4.5 焊盘(PAD) |
焊盘(PAD)是为了将元器件的管脚固定在PCB上并将信号连接在板上。它有不同的形状和尺寸 - 在用CAD工具构建封装库的时候,要根据该器件的数据手册中的定义来设定。 | 焊盘(PAD)是为了将元器件的管脚固定在PCB上并将信号连接在板上。它有不同的形状和尺寸 - 在用CAD工具构建封装库的时候,要根据该器件的数据手册中的定义来设定。 | ||
{{ :pcb_45.png |}} <WRAP centeralign> 焊盘 - PAD: 通过焊盘将元器件电气连接到电路板上 </WRAP> | {{ :pcb_45.png |}} <WRAP centeralign> 焊盘 - PAD: 通过焊盘将元器件电气连接到电路板上 </WRAP> | ||
- | #### 4.6 分层(Layer) | + | ### 4.6 分层(Layer) |
PCB是分层的,每一层的功能和定义是不同的,从该页中可以看出除了连接信号的层之外,还有一些用于加工、安装以及指示的层。在用CAD工具设计PCB的时候一定要清晰理解这些层的含义和作用,正确地进行layer的设置和使用。 | PCB是分层的,每一层的功能和定义是不同的,从该页中可以看出除了连接信号的层之外,还有一些用于加工、安装以及指示的层。在用CAD工具设计PCB的时候一定要清晰理解这些层的含义和作用,正确地进行layer的设置和使用。 | ||
行 71: | 行 71: | ||
- Paste mask layer - 锡膏保护层,SMD贴片层 | - Paste mask layer - 锡膏保护层,SMD贴片层 | ||
- | #### 4.7 过孔(Via) | + | ### 4.7 过孔(Via) |
能够让电流通过的圆孔,可以将不同层的走线进行连接 | 能够让电流通过的圆孔,可以将不同层的走线进行连接 | ||
过孔类似电路板上的“地下通道”或“过街天桥”,在电路板上用于跨层走线的时候连接不同层之间的信号的,根据连接的信号层的设置,过孔主要分为如下三种: | 过孔类似电路板上的“地下通道”或“过街天桥”,在电路板上用于跨层走线的时候连接不同层之间的信号的,根据连接的信号层的设置,过孔主要分为如下三种: | ||
- | {{ :pcb_47.png |}} | + | {{ :pcb_47.png |}} <WRAP centeralign> 三种过孔 </WRAP> |
* 通孔(through hole)- 连通了上下两层,上下都可见 | * 通孔(through hole)- 连通了上下两层,上下都可见 | ||
* 埋孔(Buried via)- 在电路板内部,连接电路板内部的两个层,表面上看不到 | * 埋孔(Buried via)- 在电路板内部,连接电路板内部的两个层,表面上看不到 | ||
行 81: | 行 82: | ||
过孔的形状和尺寸也不是随便设置的,它取决于连接的信号的特性以及PCB加工厂的工艺要求。 | 过孔的形状和尺寸也不是随便设置的,它取决于连接的信号的特性以及PCB加工厂的工艺要求。 | ||
- | #### 4.8 丝印(Silk Screen、Overlay) | + | ### 4.8 丝印(Silk Screen、Overlay) |
在PCB上丝印被用来标记元器件的轮廓、方向、编号、备注信息以方便辨识,其名称在不同的EDA软件中叫法不同,比如在Altium Designer顶层的丝印就称为Top overlayer,底层的丝印被被称为Bottom overlay | 在PCB上丝印被用来标记元器件的轮廓、方向、编号、备注信息以方便辨识,其名称在不同的EDA软件中叫法不同,比如在Altium Designer顶层的丝印就称为Top overlayer,底层的丝印被被称为Bottom overlay | ||
+ | {{ :silk-screen-pcb-board-for-oem.jpg |}} <WRAP centeralign>PCB上的丝印</WRAP> | ||
用于标记元器件轮廓、方向等信息的丝印在创建元器件的封装库的时候就设定好了,但其标注文字内容、字体和大小都是可以根据显示效果修改的。PCB上丝印的字体要大小适中,放置的位置一定要注意,不要放置在焊盘或过孔上,从而导致实际的PCB上面的信息阅读困难。 | 用于标记元器件轮廓、方向等信息的丝印在创建元器件的封装库的时候就设定好了,但其标注文字内容、字体和大小都是可以根据显示效果修改的。PCB上丝印的字体要大小适中,放置的位置一定要注意,不要放置在焊盘或过孔上,从而导致实际的PCB上面的信息阅读困难。 | ||
- | #### 4.9 阻焊(Solder Mask或 Stop Mask) | + | ### 4.9 阻焊(Solder Mask或 Stop Mask) |
阻焊 - 为了防止不该连接的信号线由于焊接导致短路,特意在PCB上有一个阻焊层进行保护, 在上下两层没有焊盘的地方上的一层用于绝缘的绿油层,防止焊锡将不同的net的两根连线短路。 | 阻焊 - 为了防止不该连接的信号线由于焊接导致短路,特意在PCB上有一个阻焊层进行保护, 在上下两层没有焊盘的地方上的一层用于绝缘的绿油层,防止焊锡将不同的net的两根连线短路。 | ||
行 146: | 行 148: | ||
- | #### 4.10 定位孔 - Mounting hole | + | ### 4.10 定位孔 - Mounting hole |
- | #### 4.11 测试电路 | + | |
- | 面包板 + 穿孔的元器件  +突破板, SMD到穿孔转换板 + 连线 | + | |
- | 除了工程师针对项目自己设计的PCB之外,日常还会用到一些其它的板卡和附件用于测试、评估、前期开发等,这些都是工程师在实验室中常备的物料。 | + | |
+ | ### 4.11 测试电路 | ||
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+ | 除了工程师针对项目自己设计的PCB之外,日常还会用到一些其它的板卡和附件用于测试、评估、前期开发等,这些都是工程师在实验室中常备的物料。 | ||
+ | {{ :pcb_48.png |}} <WRAP centeralign> 一些常用的测试电路 </WRAP> | ||
- | #### 4.12 用于简单原理验证的原型板(Prototype) | + | ### 4.12 用于简单原理验证的原型板(Prototype) |
由于设计、加工、调试PCB的周期比较长,成本也比较高,多数情况下在正式设计PCB之前,我们会用一些原型板比如面包板、多孔板、铜箔板对电路进行初步的验证。注意:面包板比较常用,但是其高频性能比较差,只能对低频、低速的电路进行验证,而且面包板只适合穿孔封装的器件。 | 由于设计、加工、调试PCB的周期比较长,成本也比较高,多数情况下在正式设计PCB之前,我们会用一些原型板比如面包板、多孔板、铜箔板对电路进行初步的验证。注意:面包板比较常用,但是其高频性能比较差,只能对低频、低速的电路进行验证,而且面包板只适合穿孔封装的器件。 | ||
+ | {{ :pcb_49.png |}} <WRAP centeralign> 一些常用的原型板 </WRAP> | ||
- | #### 4.13 为电路设计和元器件选型提供参考的开发板 | + | ### 4.13 为电路设计和元器件选型提供参考的开发板 |
为方便工程师的设计,器件生产原厂以及他们的设计服务公司(一般称为IDH)、民间的板卡开发公司等都会提供一些功能强大、使用灵活的评估板、开发板以及功能模块。有效利用好这些板卡或模块可以迅速验证自己的方案设计,降低不必要的前期风险,大大加速项目的开发进度。 | 为方便工程师的设计,器件生产原厂以及他们的设计服务公司(一般称为IDH)、民间的板卡开发公司等都会提供一些功能强大、使用灵活的评估板、开发板以及功能模块。有效利用好这些板卡或模块可以迅速验证自己的方案设计,降低不必要的前期风险,大大加速项目的开发进度。 | ||
+ | {{ :pcb_410.png |}} <WRAP centeralign> 一些常用的开发板 </WRAP> |