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电路板的核心功能在于实现电信号的传递和分配,将电源和控制信号送至各个电子元器件。其工作原理可以简单理解为:通过导电铜箔和不同的电路路径,将各种电子元件连接起来,从而实现电流的流动和信号的传递。在电脑主板中,电路板不仅连接了处理器、内存、显卡等主要元件,还通过电源电路为它们供电,并通过控制信号来协同各部分的工作。电路板的稳定性和可靠性直接影响到整个电子设备的性能表现。课程简介
电路抽象与物理实现。
PCB将原理图转化为物理布局,通过铜箔走线替代传统导线:基板采用FR-4玻璃纤维或高频陶瓷材料,承担绝缘和机械支撑作用。铜箔层形成导电通路,通过蚀刻工艺精度可达±0.02mm。阻焊层隔离非焊接区域,丝印层标注元件参数。信号与能量传输优化。高速信号需维持特性阻抗恒定(50-70Ω),通过带状线/微带线结构控制传输线效应。电源层采用整片铜箔降低阻抗,接地层提供稳定参考平面。电磁兼容性设计。多层板结构中邻近层构成电磁屏蔽,如6层板的内部信号层被电源/地平面夹持。边缘接地铜箔抑制辐射干扰,差分走线降低共模噪声。
原理图设计。
建立电路逻辑连接关系,生成网络表用于PCB布局关联。
版图规划。
按功能模块分区布局,高频与低频电路物理隔离。
主控芯片居中布置,接口元件靠近板边。
布线实施。
电源线宽度按电流负载设计(1A电流需≥40mil)。
高速信号走线长度匹配误差需≤±50μm。
设计验证。
执行DRC检查线宽/间距规则,进行信号完整性仿真。
国产软件:嘉立创EDA专业版(在线协作、国产元件库完备)。
国际工具:
Altium Designer(支持高速信号仿真)。
KiCad(开源工具适合进阶用户)。
深入解析PCB工作原理及其多层次设计
绝缘基板
电路板的核心部分是绝缘的非导电材料,如FR-4环氧玻璃纤维、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亚胺或陶瓷等,它们构成基底,支撑并有效地隔离电路中的导电路径和元器件。
在绝缘基板之上,会覆盖一层薄薄的金属,这层金属通常采用铜材质,经过化学蚀刻工艺后,便会形成特定的电路图案。这些导电路径,被称为迹线,它们的主要作用是连接电路板上的各个电子元器件,诸如电阻器、电容器、晶体管以及集成电路等,从而实现电路的完整功能。
元器件被精确地安置在电路板的预定位置,通常采用焊接技术将其牢固地固定在焊盘上。焊盘作为电路板上预先设定的金属区域,专门负责与元器件的引脚进行连接。
通孔与过孔
通孔用于在不同层之间建立导电路径,也被称为vias,在电路板中扮演着至关重要的角色。特别是在多层电路板中,过孔技术使得信号能够顺畅地从一层穿越绝缘层,进而抵达另一层,从而实现电路的完整连接
阻焊层与丝印层
阻焊层,也被称为solder mask,是电路板上的一道重要保护层。它通常呈现为绿色或其他鲜艳色彩,旨在防止不必要的焊料桥接和短路现象,同时为电路提供环境防护。另一方面, 丝印层,即silk screen,则在电路板上清晰标注出元器件的位置和识别信息,为装配与维护工作带来极大便利。
功能实现
通过精心设计电路板上的元器件布局以及它们之间的连接方式, PCB设计通过合理的元器件布局和连接方式,实现信号处理、功率分配和数据传输等功能。
PCB板的重要性
PCB板的用途
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