實(shí)用PCB布局提示

工程師傾向于將電路，最新組件和代碼作為電子項(xiàng)目的重要組成部分，但有時(shí)是電子設(shè)備的關(guān)鍵組件，PCB布局，被忽視了。 PCB布局不良會(huì)導(dǎo)致功能和可靠性問(wèn)題。本文包含實(shí)用的PCB布局技巧，可以幫助您的PCB項(xiàng)目正確可靠地工作。

調(diào)整軌跡大小

真實(shí)世界的銅線具有阻力。這意味著當(dāng)電流流過(guò)時(shí)，跡線會(huì)產(chǎn)生電壓降，功耗和溫度升高。電阻由以下公式定義：

$$ R = frac {（電阻率*長(zhǎng)度）} {（厚度*寬度）} $$

PCB設(shè)計(jì)人員最常使用長(zhǎng)度，厚度和寬度控制PCB走線的電阻。電阻是用于制造跡線的金屬的物理性質(zhì)。 PCB設(shè)計(jì)人員無(wú)法真正改變銅的物理特性，因此請(qǐng)關(guān)注可以控制的走線尺寸。

PCB走線厚度以盎司銅為單位。如果我們?cè)?平方英尺的區(qū)域內(nèi)均勻涂抹1盎司銅，那么我們將測(cè)量的是一盎司銅。這個(gè)厚度是1.4千分之一英寸。許多PCB設(shè)計(jì)師使用1盎司或2盎司銅，但許多PCB制造商可提供6盎司厚度。請(qǐng)注意，在厚銅中難以制造諸如靠近的引腳的精細(xì)特征。請(qǐng)咨詢您的PCB制造商，了解它們的功能。

使用PCB走線寬度計(jì)算器確定應(yīng)用的走線厚度和寬度。目標(biāo)是溫度上升5°C。如果電路板上有額外的空間，請(qǐng)使用更大的走線，因?yàn)樗鼈儾恍枰魏钨M(fèi)用。

在進(jìn)行多層電路板時(shí)，請(qǐng)記住外部的走線由于內(nèi)層的熱量在傳導(dǎo)，輻射或連接之前必須穿過(guò)銅和PCB材料層，因此層的冷卻效果要好于內(nèi)部層上的跡線。

制作循環(huán)小

循環(huán)，尤其是高頻循環(huán)，應(yīng)盡可能小。小環(huán)路具有較低的電感和電阻。在地平面上放置環(huán)路進(jìn)一步降低了電感。具有小環(huán)路可減少由$$ V = L frac {di} {dt} $$引起的高頻電壓尖峰。小環(huán)路還有助于減少?gòu)耐獠吭锤袘?yīng)耦合到節(jié)點(diǎn)中的信號(hào)量，或者從節(jié)點(diǎn)廣播的信號(hào)量。除非您正在設(shè)計(jì)天線，否則這就是您想要的。同時(shí)為運(yùn)算放大器電路保持較小的環(huán)路，以防止噪聲耦合到電路中。

去耦電容放置

將去耦電容盡可能靠近集成電路的電源和接地引腳，以最大限度地提高去耦效率。放置更遠(yuǎn)的電容會(huì)引入雜散電感。從電容引腳到地平面的多個(gè)過(guò)孔會(huì)降低電感。

開(kāi)爾文連接

開(kāi)爾文連接對(duì)測(cè)量很有用。開(kāi)爾文連接在精確點(diǎn)處進(jìn)行，以減少雜散電阻和電感。例如，電流檢測(cè)電阻的開(kāi)爾文連接正好放在電阻焊盤(pán)上，而不是放在走線上的任意位置。雖然在原理圖上，將連接放置在電阻焊盤(pán)或某個(gè)任意點(diǎn)可能看起來(lái)相同，但實(shí)際走線有電感和電阻，如果不使用開(kāi)爾文連接，可能會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)束。

遠(yuǎn)離模擬跡線保持?jǐn)?shù)字和噪聲痕跡

并行跡線或?qū)w形成電容。放置在一起的軌跡電容耦合在跡線上的信號(hào)，特別是如果信號(hào)是高頻的話。保持高頻率和噪聲軌跡遠(yuǎn)離不需要噪聲的跡線。

接地不接地

接地不是理想的導(dǎo)體。注意將嘈雜的地面遠(yuǎn)離需要安靜的信號(hào)。使地線足夠大以承載將流動(dòng)的電流。將地平面直接放置在信號(hào)走線下方會(huì)降低走線的阻抗，這是理想的選擇。

通過(guò)尺寸和數(shù)量

過(guò)孔具有電感和電阻。如果您要從PCB的一側(cè)布線到另一側(cè)并且需要低電感或電阻，請(qǐng)使用多個(gè)過(guò)孔。大通孔具有較低的電阻。這在接地濾波電容器和高電流節(jié)點(diǎn)時(shí)特別有用。使用像這樣的通孔尺寸計(jì)算器。

使用PCB作為散熱器

在表面貼裝元件周圍放置額外的銅，以提供額外的表面積以散熱更多有效率的。一些元件數(shù)據(jù)表（尤其是功率二極管和功率MOSFET或電壓調(diào)節(jié)器）有使用PCB表面積作為散熱片的指南。

熱過(guò)孔

過(guò)孔可用于將熱量從PCB的一側(cè)移動(dòng)到另一側(cè)。當(dāng)PCB安裝在可以進(jìn)一步散熱的機(jī)箱上的散熱器上時(shí)，這尤其有用。大通孔比小通孔更有效地傳遞熱量。許多過(guò)孔比一個(gè)過(guò)孔更有效地傳遞熱量，并降低了元件的工作溫度。較低的工作溫度有助于提高可靠性。

熱釋放

熱釋放在跡線或填充與元件引腳小，使焊接更容易。這種小連接短路可減少對(duì)電阻的影響。如果不使用元件引腳上的熱釋放，那么元件可能會(huì)稍微冷一點(diǎn)，因?yàn)榕c散熱或散熱有更好的熱連接可以散熱，但焊接和拆焊更難。

軌跡和安裝孔之間的距離

在銅跡線或填充物和安裝孔之間留出空間;這有助于防止電擊危險(xiǎn)。焊接掩模不被認(rèn)為是可靠的絕緣體，因此請(qǐng)注意銅與任何安裝硬件之間的距離。

熱敏元件

將對(duì)熱敏感的元件遠(yuǎn)離其他產(chǎn)生熱量的元件。對(duì)熱敏感的部件的實(shí)例包括熱電偶和電解電容器。將熱電偶靠近熱源可能會(huì)導(dǎo)致溫度測(cè)量。將電解電容器放置在靠近發(fā)熱元件的位置會(huì)縮短其使用壽命。產(chǎn)生熱量的組件可能包括橋式整流器，二極管，MOSFET，電感器和電阻器。熱量取決于流經(jīng)元件的電流。

結(jié)論

本文介紹了一些基本的實(shí)用PCB布局技巧，可以對(duì)設(shè)計(jì)的功能性和可靠性產(chǎn)生積極影響。