PCB layout谈的是制作工艺,不是电路设计。所以即使不太懂什么叫电路设计,只要确定有一个可正常工作的电路图 ,并且掌握了设计规则,基本上也就可以做出一个PCB板。
至于如何确定这是一个可以正常工作的电路图——可以先用洞洞板手焊验证一下电路或用面包板插一插,先确定一下这是可工作的。Layout PCB时,IC零件再选择SMD的版本。
PCB layout 流程
- 电路图绘制 – Pads logic
- 绘制电路对元件编号
- 执行DRC
- 产生Netlist网表档案
- PCB layout – Pads layout(布线、放置器件)&Router(布线)
- 载入电路网表
- Footprint摆放(placement)
- 走线(routing)
- 铺铜
- 执行DRC
- 产生gerber档案
- 建立BOM表
- 备料并手焊样品
绘制电路
依照参考电路绘制电路图,将每个电路元件和芯片引脚进行连接
编号
加入的每个电路元件都需要重新按顺序给予编号
执行DRC
Design Rule Check 设计检查,如有引脚没有任何连接线的情况则会报错(如果有架空引脚需要连接×)
产生netlist档案
给layout软件读取元件之间的连接关系和每个元件的footprint用的。 Footprint 就是元件的轮廓(contour) ,尺寸,外型,如IC的封装样式,连接器的外型等。电路图上大每一个元件都对应一个footprint实体。一个元件可能对应多种footprint,如同一型号IC的不同封装方式,因此layout软件会有footprint library,需要根据备料选择合适的footprint或者根据IC的databook自行设计。
mini-usb footprint
摆放footprint
载入网表后,会出现电路图上的所有原件和ratsnest。ratsnest是用描述电路图上元间彼此间的网络连接关系,是虚拟的线,只用于表示期间引脚之间的对应关系,之后对这些线进行实际routing 布线,也就是绘制Track。track 是实际的线,所以就会有线宽的问题,简单来说就是经过电流越大的线, 线宽要设的比较大。
进行layout前,要先设置如下参数:
- 板框大小,元件只能放置在边框范围内(详细操作见PADS入门)
- Copper layer层数,也就是通常说的几层板。Copper数越多能走线的平面越多
- 设计规则,如最小宽度,通孔直径等。
*width 单位通常用 mm (Millimeter)或 mil。mil是千分之一英吋inch. 1 mil=0.0254 mm, 2.54mm=0.1 inches, 40mil约等于1mm;
摆放器件顺序(以buck电路为例)
- 放置IC
- 输入电容器:尽可能靠近IC,并在放置后立即布线至IC,防止走线排布的路径中被置入其它IC;利用平面(短宽布线)实现输入电容器端子至IC的连接,减小印制电感;
- 电感器和SW节点减振器(如果需要):将电感放置在尽可能靠近IC的位置,并尽可能减小SW节点铜面积,
*SW减振器:减缓SW节点上升下降时间以见底开关模式电源(SMPS)的电磁干扰(EMI)
- 输出电容器:VOS引脚走线简短并直达输出电容器;不应采用过孔,会增加电感;
- 小信号组件:简短直接的布线并靠近IC,对噪声的敏感性保持在低水平;FB节点尽量小,减少噪声捡拾并提供优良的输出电压性能;
- 接地:有噪声的功率组件和安静的小信号组件分别设置接地点
- 过孔:IC正下方——裸露的焊盘可以将热量传导至PCB层;输出和输入电容器的接地端子;不要放置在quiet ground和接地平面;最好置于电路外部;每个安培使用一个过孔,但越多越好;
通孔(via)
电路板是由一层层copper重叠得到的,不同copper之间的电路连接就是靠通孔。通孔的孔壁上通常会有镀铜(plated-thru hole)
* Through Via (Through Hole):打穿的孔(贯孔)。
* Blind Via (buried via): 在多层板中,线路连接在只在中间的几层而非全部。依据穿透的型式又区分为盲孔(Blind hole)及埋孔(Buried hole)。
* 另一种via为NPTH (non-plated through hole) ,它是Through-Hole 但孔壁没有镀铜(Non-plated),主要是用在机构上的螺丝锁孔。
Via的参数有直径和Drill size(钻孔口径)
铺铜
PCB在电路设计时经常需要铺设大面积的铜箔来当作电源(Vcc、Vdd或Vss)与接地(GND,Ground)之用。拉线完成后,通常会在剩余区域铺铜。