在
PCB設計中,其實在正式布線前,還要經過很漫長的步驟,以下就是主要設計的流程:
系統(tǒng)規(guī)格
首先要先規(guī)劃出該電子設備的各項系統(tǒng)規(guī)格。包含了系統(tǒng)功能,成本限制,大小,運作情形等等。
系統(tǒng)功能區(qū)塊圖
接下來必須要制作出系統(tǒng)的功能區(qū)塊圖。區(qū)塊間的關系也必須要標示出來。
將系統(tǒng)分割幾個PCB
將系統(tǒng)分割數個PCB的話,不僅在尺寸上可以縮小,也可以讓系統(tǒng)具有升級與交換零件的能力。系統(tǒng)功能區(qū)塊圖就提供了我們分割的依據。像是電腦就可以分成主機板、顯示卡、音效卡、軟碟和電源供應器等等。
決定使用封裝方法,和各PCB的大小
當各PCB使用的技術和電路數量都決定好了,接下來就是決定板子的大小了。如果設計的過大,那么封裝技術就要改變,或是重新作分割的動作。在選擇技術時,也要將線路圖的品質與速度都考量進去。
繪出所有PCB的電路概圖
概圖中要表示出各零件間的相互連接細節(jié)。所有系統(tǒng)中的PCB都必須要描出來,現今大多采用CAD(電腦輔助設計,Computer Aided Design)的方式。下面就是使用CircuitMakerTM設計的范例。
PCB的電路概圖
初步設計的模擬運作 為了確保設計出來的電路圖可以正常運作,這必須先用電腦軟體來模擬一次。這類軟體可以讀取概圖,并且用許多方式顯示電路運作的情況。這比起實際做出一塊樣本PCB,然后用手動測量要來的有效率多了。
將零件放上PCB
零件放置的方式,是根據它們之間如何相連來決定的。它們必須以最有效率的方式與路徑相連接。所謂有效率的布線,就是牽線越短并且通過層數越少(這也同時減少導孔的數目)越好,不過在真正布線時,我們會再提到這個問題。下面是匯流排在PCB上布線的樣子。為了讓各零件都能夠擁有完美的配線,放置的位置是很重要的。
導線構成的匯流排
測試布線可能性,與高速下的正確運作
現今的部份電腦軟體,可以檢查各零件擺設的位置是否可以正確連接,或是檢查在高速運作下,這樣是否可以正確運作。這項步驟稱為安排零件,不過我們不會太深入研究這些。如果電路設計有問題,在實地導出線路前,還可以重新安排零件的位置。
導出PCB上線路
在概圖中的連接,現在將會實地作成布線的樣子。這項步驟通常都是全自動的,不過一般來說還是需要手動更改某些部份。下面是2層板的導線范本。紅色和藍色的線條,分別代表PCB的零件層與焊接層。白色的文字與四方形代表的是網版印刷面的各項標示。紅色的點和圓圈代表鉆洞與導孔。最右方我們可以看到PCB上的焊接面有金手指。這個PCB的最終構圖通常稱為工作底片(Artwork)。
使用CAD軟體作PCB導線設計
每一次的設計,都必須要符合一套規(guī)定,像是線路間的最小保留空隙,最小線路寬度,和其他類似的實際限制等。這些規(guī)定依照電路的速度,傳送訊號的強弱,電路對耗電與雜訊的敏感度,以及材質品質與制造設備等因素而有不同。如果電流強度上升,那導線的粗細也必須要增加。為了減少PCB的成本,在減少層數的同時,也必須要注意這些規(guī)定是否仍舊符合。如果需要超過2層的構造的話,那么通常會使用到電源層以及地線層,來避免訊號層上的傳送訊號受到影響,并且可以當作訊號層的防護罩。
導線后電路測試
為了確定線路在導線后能夠正常運作,它必須要通過最后檢測。這項檢測也可以檢查是否有不正確的連接,并且所有連線都照著概圖走。
建立制作檔案
因為目前有許多設計PCB的CAD工具,制造廠商必須有符合標淮的檔案,才能制造板子。標淮規(guī)格有好幾種,不過最常用的是
Gerber files規(guī)格。一組Gerber files包括各訊號、電源以及地線層的平面圖,防焊層與網板印刷面的平面圖,以及鉆孔與取放等指定檔案。
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