電路板繪制經(jīng)驗

1.4 瞬變干擾抑制器

屬瞬變干擾抑制器的有氣體放電管、金屬氧化物壓敏電阻、硅瞬變吸收二極管和固體放電管等多種。其中金屬氧化物壓敏電阻和硅瞬變吸收二極管的工作有點象普通的穩(wěn)壓管，是箝位型的干擾吸收器件;而氣體放電管和固體放電管是能量轉(zhuǎn)移型干擾吸收器件(以氣體放電管為例，當(dāng)出現(xiàn)在放電管兩端的電壓超過放電管的著火電壓時，管內(nèi)的氣體發(fā)生電離，在兩電極間產(chǎn)生電弧。由于電弧的壓降很低，使大部分瞬變能量得以轉(zhuǎn)移，從而保護設(shè)備免遭瞬變電壓破壞)。瞬變干擾抑制器與被保護設(shè)備并聯(lián)使用。

1.5氣體放電管

氣體放電管也稱避雷管，目前常用于程控交換機上。避雷管具有很強的浪涌吸收能力，很高的絕緣電阻和很小的寄生電容，對正常工作的設(shè)備不會帶來任何有害影響。但它對浪涌的起弧響應(yīng)，與對直流電壓的起弧響應(yīng)之間存在很大差異。例如90V氣體放電管對直流的起弧電壓就是90V，而對5kV/μs的浪涌起弧電壓最大值可能達到1000V。這表明氣體放電管對浪涌電壓的響應(yīng)速度較低。故它比較適合作為線路和設(shè)備的一次保護。此外，氣體放電管的電壓檔次很少。

1.6金屬氧化物壓敏電阻

由于價廉，壓敏電阻是目前廣泛應(yīng)用的瞬變干擾吸收器件。描述壓敏電阻性能的主要參數(shù)是壓敏電阻的標稱電壓和通流容量即浪涌電流吸收能力。前者是使用者經(jīng)常易弄混淆的一個參數(shù)。壓敏電阻標稱電壓是指在恒流條件下(外徑為7mm以下的壓敏電阻取0.1mA;7mm以上的取1mA)出現(xiàn)在壓敏電阻兩端的電壓降。由于壓敏電阻有較大的動態(tài)電阻，在規(guī)定形狀的沖擊電流下(通常是8/20μs的標準沖擊電流)出現(xiàn)在壓敏電阻兩端的電壓(亦稱是最大限制電壓)大約是壓敏電阻標稱電壓的1.8～2倍(此值也稱殘壓比)。這就要求使用者在選擇壓敏電阻時事先有所估計，對確有可能遇到較大沖擊電流的場合，應(yīng)選擇使用外形尺寸較大的器件(壓敏電阻的電流吸收能力正比于器件的通流面積，耐受電壓正比于器件厚度，而吸收能量正比于器件體積)。使用壓敏電阻要注意它的固有電容。根據(jù)外形尺寸和標稱電壓的不同，電容量在數(shù)千至數(shù)百pF之間，這意味著壓敏電阻不適宜在高頻場合下使用，比較適合于在工頻場合，如作為晶閘管和電源進線處作保護用。特別要注意的是，壓敏電阻對瞬變干擾吸收時的高速性能(達ns)級，故安裝壓敏電阻必須注意其引線的感抗作用，過長的引線會引入由于引線電感產(chǎn)生的感應(yīng)電壓(在示波器上，感應(yīng)電壓呈尖刺狀)。引線越長，感應(yīng)電壓也越大。為取得滿意的干擾抑制效果，應(yīng)盡量縮短其引線。關(guān)于壓敏電阻的電壓選擇，要考慮被保護線路可能有的電壓波動(一般取1.2～1.4倍)。如果是交流電路，還要注意電壓有效值與峰值之間的關(guān)系。所以對 220V線路，所選壓敏電阻的標稱電壓應(yīng)當(dāng)是220×1.4×1.4≈430V。此外，就壓敏電阻的電流吸收能力來說，1kA(對8/20μs的電流波)用在晶閘管保護上，3kA用在電器設(shè)備的浪涌吸收上;5kA用在雷擊及電子設(shè)備的過壓吸收上;10kA用在雷擊保護上。壓敏電阻的電壓檔次較多，適合作設(shè)備的一次或二次保護。

1.7硅瞬變電壓吸收二極管(TVS管)

硅瞬變電壓吸收二極管具有極快的響應(yīng)時間(亞納秒級)和相當(dāng)高的浪涌吸收能力，及極多的電壓檔次?？捎糜诒Ｗo設(shè)備或電路免受靜電、電感性負載切換時產(chǎn)生的瞬變電壓，以及感應(yīng)雷所產(chǎn)生的過電壓。 TVS管有單方向(單個二極管)和雙方向(兩個背對背連接的二極管)兩種，它們的主要參數(shù)是擊穿電壓、漏電流和電容。使用中TVS管的擊穿電壓要比被保護電路工作電壓高10%左右，以防止因線路工作電壓接近TVS擊穿電壓，使TVS漏電流影響電路正常工作;也避免因環(huán)境溫度變化導(dǎo)致TVS管擊穿電壓落入線路正常工作電壓的范圍。 TVS管有多種封裝形式，如軸向引線產(chǎn)品可用在電源饋線上;雙列直插的和表面貼裝的適合于在印刷板上作為邏輯電路、I/O總線及數(shù)據(jù)總線的保護。 TVS管在使用中應(yīng)注意的事項： ·對瞬變電壓的吸收功率(峰值)與瞬變電壓脈沖寬度間的關(guān)系。手冊給的只是特定脈寬下的吸收功率(峰值)，而實際線路中的脈沖寬度則變化莫測，事前要有估計。對寬脈沖應(yīng)降額使用。 ·對小電流負載的保護，可有意識地在線路中增加限流電阻，只要限流電阻的阻值適當(dāng)，不會影響線路的正常工作，但限流電阻對干擾所產(chǎn)生的電流卻會大大減小。這就有可能選用峰值功率較小的TVS管來對小電流負載線路進行保護。 ·對重復(fù)出現(xiàn)的瞬變電壓的抑制，尤其值得注意的是TVS管的穩(wěn)態(tài)平均功率是否在安全范圍之內(nèi)。 ·作為半導(dǎo)體器件的TVS管，要注意環(huán)境溫度升高時的降額使用問題。 ·特別要注意TVS管的引線長短，以及它與被保護線路的相對距離。 ·當(dāng)沒有合適電壓的TVS管供采用時，允許用多個TVS管串聯(lián)使用。串聯(lián)管的最大電流決定于所采用管中電流吸收能力最小的一個。而峰值吸收功率等于這個電流與串聯(lián)管電壓之和的乘積。 ·TVS管的結(jié)電容是影響它在高速線路中使用的關(guān)鍵因素，在這種情況下，一般用一個TVS管與一個快恢復(fù)二極管以背對背的方式連接，由于快恢復(fù)二極管有較小的結(jié)電容，因而二者串聯(lián)的等效電容也較小，可滿足高頻使用的要求。 ·固體放電管 固體放電管是一種較新的瞬變干擾吸收器件，具有響應(yīng)速度較快(10～20ns級)、吸收電流較大、動作電壓穩(wěn)定和使用壽命長等特點。固體放電管與氣體放電管同屬能量轉(zhuǎn)移型。圖2.2為其伏安特性。當(dāng)外界干擾低于觸發(fā)電壓時，管子呈截止狀。一旦干擾超出觸發(fā)電壓時，伏安特性發(fā)生轉(zhuǎn)折，進入負阻區(qū)，此時電流極大，而導(dǎo)通電阻極小，使干擾能量得以轉(zhuǎn)移。隨著干擾減小，通過放電管電流的回落，當(dāng)放電管的通過電流低于維持電流時，放電管就迅速走出低阻區(qū)，而回到高阻態(tài)，完成一次放電過程。固體放電管的一個優(yōu)點是它的短路失效模式(器件失效時，兩電極間呈短路狀)，為不少應(yīng)用場合所必須，已在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。固體放電管的電壓檔次較少，比較適合于作網(wǎng)絡(luò)、通信設(shè)備，乃至部件一級的保護。

七、PCB使用技巧

1、元器件標號自動產(chǎn)生或已有的元器件標號取消重來

Tools工具|Annotate…注釋

All Part：為所有元器件產(chǎn)生標號

Reset Designators：撤除所有元器件標號

2、單面板設(shè)置：

Design設(shè)計|Rules…規(guī)則|Routing layers

Toplayer設(shè)為NotUsed

Bottomlayer設(shè)為Any

3、自動布線前設(shè)定好電源線加粗

Design設(shè)計|Rules…規(guī)則|Width Constraint

增加：NET,選擇網(wǎng)絡(luò)名VCC GND，線寬設(shè)粗

4、PCB封裝更新，只要在原封裝上右鍵彈出窗口內(nèi)的footprint改為新的封裝號

5、100mil=2.54mm;1mil=1/1000英寸

6、快捷鍵M，下拉菜單內(nèi)的Dram Track End 拖拉端點====拉PCB內(nèi)連線的一端點處繼續(xù)連線。

7、定位孔的放置

在KeepOutLayer層(禁止布線層)中畫一個圓，Place|Arc(圓心弧)center,然后調(diào)整其半徑和位置

8、設(shè)置圖紙參數(shù)

Design|Options|Sheet Options

(1)設(shè)置圖紙尺寸：Standard Sytle選擇

(2)設(shè)定圖紙方向：Orientation選項----Landscape(小平方向)----Portrait(垂直方向)

(3)設(shè)置圖紙標題欄(Title BlocK):選擇Standard為標準型，ANSI為美國國家協(xié)會標準型

(4)設(shè)置顯示參考邊框Show Reference Zones

(5)設(shè)置顯示圖紙邊框Show Border

(6)設(shè)置顯示圖紙模板圖形Show Template Graphics

(7)設(shè)置圖紙柵格Grids

鎖定柵格Snap On,可視柵格設(shè)定Visible

(8)設(shè)置自動尋找電器節(jié)點

10、元件旋轉(zhuǎn)：

Space鍵：被選中元件逆時針旋轉(zhuǎn)90

在PCB中反轉(zhuǎn)器件(如數(shù)碼管)，選中原正向器件，在拖動或選中狀態(tài)下，

X鍵：使元件左右對調(diào)(水平面);Y鍵：使元件上下對調(diào)(垂直面)

11、元件屬性：

Lib Ref:元件庫中的型號，不允件修改

Footprint:元件的封裝形式

Designator:元件序號如U1

Part type：元件型號(如芯片名AT89C52 或電阻阻值10K等等)(在原理圖中是這樣，在PCB中此項換為Comment)

12、生成元件列表(即元器件清單)Reports|Bill of Material

13、原理圖電氣法則測試(Electrical Rules Check)即ERC

是利用電路設(shè)計軟件對用戶設(shè)計好的電路進行測試，以便能夠檢查出人為的錯誤或疏忽。

原理圖繪制窗中Tools工具|ERC…電氣規(guī)則檢查

ERC對話框各選項定義：

Multiple net names on net:檢測“同一網(wǎng)絡(luò)命名多個網(wǎng)絡(luò)名稱”的錯誤

Unconnected net labels:“未實際連接的網(wǎng)絡(luò)標號”的警告性檢查

Unconnected power objects:“未實際連接的電源圖件”的警告性檢查

Duplicate sheet mnmbets:檢測“電路圖編號重號”

Duplicate component designator:“元件編號重號”

bus label format errors:“總線標號格式錯誤”

Floating input pins:“輸入引腳浮接”

Suppress warnings:“檢測項將忽略所有的警告性檢測項，不會顯示具有警告性錯誤的測試報告”

Create report file:“執(zhí)行完測試后程序是否自動將測試結(jié)果存在報告文件中”

Add error markers:是否會自動在錯誤位置放置錯誤符號

Descend into sheet parts:將測試結(jié)果分解到每個原理圖中，針對層次原理圖而言

Sheets to Netlist:選擇所要進行測試的原理圖文件的范圍

Net Identifier Scope:選擇網(wǎng)絡(luò)識別器的范圍

14、系統(tǒng)原帶庫Miscellanous Devices.ddb中的DIODE(二級管)封裝應(yīng)該改，也就把管腳說明1(A) 2(K)改為A(A) K(K)這樣畫PCB導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表才不會有錯誤：Note Not Found

15、PCB布線的原則如下

(1)輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發(fā)生反饋藕合。

(2)印制攝導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基扳間的粘附強度和流過它們的電流值決定。

當(dāng)銅箔厚度為0.05mm、寬度為1~15mm時.通過2A的電流，溫度不會高于3℃，因此導(dǎo)線寬度為1.5mm(60mil)可滿足要求。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選0.02~0.3mm(0.8~12mil)導(dǎo)線寬度。當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線.尤其是電源線和地線。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小至5~8mm。

(3)印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則.長時間受熱時，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時，最好用柵格狀.這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。

(4)焊盤：焊盤中心孔要比器件引線直徑稍大一些。焊盤太大易形成虛焊。焊盤外徑D一般不小于(d+1.2)mm，其中d為引線孔徑。對高密度的數(shù)字電路，焊盤最小直徑可取(d+1.0)mm。

16、工作層面類型說明

⑴、信號層(Signal Layers),有16個信號層，TopLayer BottomLayer MidLayer1-14。

⑵、內(nèi)部電源/接地層(Internal Planes),有4個電源/接地層Planel1-4。

⑶、機械層(Mechanical Layers),有四個機械層。

⑷、鉆孔位置層(Drill Layers),主要用于繪制鉆孔圖及鉆孔的位置，共包括Drill Guide 和Drill drawing兩層。

⑸、助焊層(Solder Mask),有TopSolderMask和BottomSolderMask兩層，手工上錫。

⑹、錫膏防護層(Paste Mask)有TopPaste和BottomPaster兩層。

⑺、絲印層(Silkscreen),有TopOverLayer和BottomOverLayer兩層，主要用于繪制元件的外形輪廓。

⑻、其它工作層面(Other)：

KeepOutLayer:禁止布線層，用于繪制印制板外邊界及定位孔等鏤空部分。

MultiLayer:多層

Connect:連接層

DRCError:DRC錯誤層

VisibleGrid:可視柵格層

Pad Holes:焊盤層。

Via Holes:過孔層。

17、PCB自動布線前的設(shè)置

⑴Design|Rules……

⑵Auto Route|Setup……

Lock All Pro-Route:鎖定所有自動布線前手工預(yù)布的連線。