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课程关键词:深圳宝安区PCB培训班哪里专业

由于随着电子技术的发展,电路板的集成度和信号频率越来越高,不可避免地会带来电磁干扰,所以在PCB的设计中应遵循以下原则,使电路板的电磁干扰可以控制在一定范围内,满足设计要求和标准,提高电路的整体性能。 PCB设计的首要任务是正确选择电路板的尺寸,如果尺寸太大,元件之间的连接太长,导致线路阻抗增加,抗阻降低。干扰能力。但是尺寸太小会导致元器件排列密集,不利于散热,连接太细太密集,容易造成串扰。因此,应根据系统所需的元器件选择合适尺寸的板卡。

PCB设计原理与设计流程:电路板设计的关键步骤解析

PCB设计的基本原理


PCB设计是将电子元件(如电阻、电容、集成电路等)按照电路连接关系布局在电路板上,同时设计出合理的线路连接,以实现电子产品的功能。其基本原理包括:
1、连接性原理:保证电路中各元件按照电路图的连接方式正确连接,形成完整的电路。
2、电磁兼容性原理:设计电路板布局和线路时考虑电磁兼容性,减少电路间的干扰,确保产品稳定运行。
3、散热原理:合理设计PCB布局,保证散热元件(如散热片、散热器)有效散热,防止元器件过热影响性能。
4、可靠性原理:设计PCB时考虑元件的安全距离、接线的可靠性,确保电路板长期稳定运行。

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PCB设计流程


PCB设计流程包括设计准备、电路设计、PCB布局、布线布线、加工制造和测试验证等多个阶段。以下是PCB设计的关键步骤解析:1、设计准备阶段,需求分析:理解产品功能需求和性能指标,确定电路板的主要功能和工作原理。
选型:根据需求选择合适的元件和器件,包括电阻、电容、集成电路、连接器等。
设计规范:制定PCB设计的规范和标准,包括板厚、层次、信号规范等。
2、电路设计阶段
绘制电路原理图:根据产品需求绘制电路原理图,包括元件连接关系和信号流向等。
仿真分析:利用电路仿真软件进行电路性能仿真分析,评估设计方案的可行性和稳定性。
3、PCB布局阶段
布局规划:根据电路原理图,规划电路板上各元件的布局位置,考虑信号线路长度、电源线路、散热等因素。
组件摆放:将各元件按照布局规划摆放在电路板上,考虑元器件之间的间距和连接性。
4、布线布线阶段
信号线布线:连接元件之间的信号线,考虑信号线的长度、宽度、阻抗匹配等因素。
电源线布线:连接电源和地线,确保电源线路短而稳定,避免电源干扰。
分层布线:对于复杂的电路,可以采用多层布线,分离信号和电源线路,提高电路稳定性。
5、加工制造阶段
生成Gerber文件:根据设计完成后生成Gerber文件,包括元件位置、线路连接等信息。
PCB加工:将Gerber文件发送给PCB加工厂家进行PCB板的加工制造,包括印刷、蚀刻、穿孔等工艺。
6、测试验证阶段
功能测试:对加工完成的PCB板进行功能测试,验证电路是否符合设计要求。电气特性测试:测试PCB板的电气特性,包括阻抗、信号传输性能等。EMC测试:进行电磁兼容性测试,确保PCB板在电磁环境下稳定运行。

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PCB接地一直是PCB布局工程师的关注焦点

他们需要解决诸如如何在板上有效规划接地系统、是否将模拟、数字、电源地等所有地单独布线或单点连接,以及如何消除电路板上的接地环路等问题。本文将深入探讨PCB接地设计的原理、技巧和处理方法。首先,我们来了解一下什么是接地。虽然这个问题看似简单,但不同类型的接地之间确实存在差异。电气接地本质上是一个导电体,它作为各种设备电流的公共返回路径,通常被称为0电位节点,系统中其他所有电压都与之相关。

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在接地设计中,我们还会遇到不同类型的节点,如浮地。当系统缺乏可靠的接地连接时,就会发生浮地现象。这种情况下,接地端子和导体中的电压变得不确定,可能导致系统故障(即接地系统中的潜在断路)。然而,也有一些应用会故意采用浮动接地。例如,在低压电源和测试仪器中,隔离变压器被用于将低压接地与主接地系统隔离开来,从而提高安全性。通过使低压侧地浮动,它能够避免来自主电源的接地电流路径。

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PCB设计理论知识介绍

阻抗匹配


反射电压信号的幅值受到源端反射系数ρs和负载反射系数ρL的影响,这两个系数分别由源阻抗RS和传输线阻抗Z0以及负载阻抗RL决定。具体来说,ρL = (RL - Z0) / (RL + Z0),而ρS = (RS - Z0) / (RS + Z0)。当RL等于Z0时,负载反射系数ρL为零,表示无反射;同样,当RS等于Z0时,源端反射系数ρS也为零。在实际应用中,普通的传输线阻抗Z0通常设定为50Ω左右,而负载阻抗可能高达几千欧姆甚至几十千欧姆,这使得在负载端实现阻抗匹配变得较为困难。相对而言,由于信号源端的阻抗通常较小,通常在十几欧姆左右,因此在源端实现阻抗匹配要容易得多。为了在源端实现阻抗匹配,通常会加入一个匹配电阻。例如,当选择TTL/CMOS标准驱动电流为24mA时,其输出阻抗约为13Ω。若传输线阻抗Z0为50Ω,则应加入一个33Ω的源端匹配电阻,使得13Ω与33Ω相加近似于50Ω,从而实现弱的欠阻尼,有助于信号的setup时间。当然,对于不同的传输标准和驱动电流,匹配阻抗会有所差异。在高速逻辑和电路设计中,对于关键信号如时钟、控制信号等,建议务必添加源端匹配电阻,以确保信号的完整性和传输效率。这样,即使信号从负载端反射回来,也不会再次被源端反射,从而保证了信号的稳定传输。

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电源线和地线布局要点


电源线应尽量短且直,以树形布局为佳,避免环形走向。地线环路问题在数字电路中尤为关键。尽管地线环流可能仅为几十毫伏,远低于TTL的1.2V抗干扰门限和CMOS电路的1/2电源电压,但地线的不闭合可能导致更大问题。数字电路工作时产生的脉冲电源电流可能造成地电位不平衡,例如,我曾实测到74LS161在反转时地线电流高达1.2A,脉冲宽度7ns。在如此大脉冲电流的冲击下,若采用枝状地线分布,地线间的电位差可能达到百毫伏级别,严重影响电路性能。而采用地线环路后,脉冲电流能更均匀地散布到地线的各个点,显著降低干扰。实测显示,采用闭合地线后,各器件的地线**瞬时电位差仅为不闭合地线的一半到五分之一。当然,不同密度和速度的电路板实测数据会有所差异,但大致相当于Protel 99SE所附带的Z80 Demo板的水平。对于低频模拟电路,地线闭合后的工频干扰主要来自空间感应,这往往难以仿真和计算。若地线不闭合,则不会产生地线涡流,从而避免工频感应电压的增大。我曾处理过一个精密压力计的项目,其中14位A/D转换器实测只有11位有效精度。经查,问题出在地线上有15mVp-p的工频干扰。解决方法是将PCB的模拟地环路划开,前端传感器到A/D的地线采用飞线作枝状分布。后来量产的型号PCB按照这一走线生产,问题得以解决。另一个例子是一位发烧友DIY的功放,输出始终有交流声。我建议其将地线环路切开后,问题得以顺利解决。此后,该发烧友查阅了数十种“Hi-Fi名机”的PCB图,发现无一种机器在模拟部分采用地线环路。

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PCB设计印制电路板设计原则和抗干扰措施

印制电路板(PCB)在电子产品中扮演着至关重要的角色,它不仅支撑着电路元件和器件,还提供它们之间的电气连接。随着电子技术的迅猛发展,PCB的密度也在不断提高。然而,PCB设计的好坏对电子电路的抗干扰能力产生直接影响。因此,在进行PCB设计时,我们必须遵循一系列的设计原则,同时采取有效的抗干扰措施。
PCB设计的一般原则包括:首先,要合理确定PCB的尺寸。尺寸过大可能导致印制线条过长、阻抗增加、抗噪声能力下降以及成本上升;而尺寸过小则可能影响散热效果,且临近线条容易受到相互干扰。在确定了PCB的尺寸后,我们需要进一步确定特殊元件的位置。这些元件的布局应遵循以下原则: 尽量缩短高频元器件之间的连线,以减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。同时,应确保易受干扰的元器件之间保持适当距离,输入和输出元件也应尽量远离。
    对于电位差较高的元器件或导线,应加大它们之间的距离,以避免放电引发的意外短路。带高电压的元器件应放置在调试时手不易触及的地方。
    重量超过15g的元器件应使用支架进行固定。那些体积大、重量重且发热量多的元器件,不宜直接装在印制板上,而应装在整机的机箱底板上,并考虑其散热问题。热敏元件应远离发热元件以确保其稳定性。
可调元件如电位器、可调电感线圈等在布局时应考虑整机的结构需求。若是机内调节,应将其放在便于调节的位置;若是机外调节,其位置需与机箱面板上的调节旋钮相匹配。
    在布局过程中,应预留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置,以确保PCB的稳定性和可装配性。
此外,根据电路的功能单元对电路元器件进行布局时,还需遵循以下原则:
    按照电路的信号流程来安排各个功能电路单元的位置,以便于信号的流通并保持一致的方向。这样可以减少信号在传输过程中的损失和干扰。
    (2) 布局时,应将每个功能电路的核心元件作为中心,并围绕其进行元器件的排列。确保元器件在PCB上分布均匀、整齐且紧凑,以尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。
    (3) 对于在高频环境下工作的电路,必须考虑元器件之间的分布参数。通常,应尽可能使元器件平行排列,这样不仅美观,而且装焊更为便捷,利于批量生产。
    (4) 位于电路板边缘的元器件,其距离电路板边缘一般不应小于2mm。电路板的**形状为矩形,其长宽比建议为3:2或4:3。当电路板面尺寸超过200x150mm时,需考虑电路板所承受的机械强度

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