PCB設計相關技巧

設計在不同階段需要進行不同的各點設置，在布局階段可以采用大格點進行器件布局;

對于IC、非定位接插件等大器件，可以選用50~100mil的格點精度進行布局，而對于電阻電容和電感等無源小器件，可采用25mil的格點進行布局。大格點的精度有利于器件的對齊和布局的美觀。

PCB布局規(guī)則:

1、在通常情況下，所有的元件均應布置在電路板的同一面上，只有頂層元件過密時，才能將一些高度有限并且發(fā)熱量小的器件，如貼片電阻、貼片電容、貼片IC等放在底層。

2、在保證電氣性能的前提下，元件應放置在柵格上且相互平行或垂直排列，以求整齊、美觀，在一般情況下不允許元件重疊;元件排列要緊湊，元件在整個版面上應分布均勻、疏密一致。

3、電路板上不同組件相臨焊盤圖形之間的最小間距應在1MM以上。

4、離電路板邊緣一般不小于2MM.電路板的最佳形狀為矩形，長寬比為3:2或4:3.電路板面尺大于200MM乘150MM時，應考慮電路板所能承受的機械強度。

在PCB的布局設計中要分析電路板的單元，依據(jù)起功能進行布局設計，對電路的全部元器件進行布局時，要符合以下原則:

1、按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。

2、以每個功能單元的核心元器件為中心，圍繞他來進行布局。元器件應均勻、整體、緊湊的排列在PCB上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。

3、在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應盡可能使元器件并行排列，這樣不但美觀，而且裝焊容易，易于批量生產(chǎn)。

在高速設計中，可控阻抗板和線路的特性阻抗是最重要和最普遍的問題之一。首先了解一下傳輸線的定義:傳輸線由兩個具有一定長度的導體組成，一個導體用來發(fā)送信號，另一個用來接收信號(切記"回路"取代"地"的概念)。在一個多層板中，每一條線路都是傳輸線的組成部分，鄰近的參考平面可作為第二條線路或回路。一條線路成為"性能良好"傳輸線的關鍵是使它的特性阻抗在整個線路中保持恒定。

線路板成為"可控阻抗板"的關鍵是使所有線路的特性阻抗?jié)M足一個規(guī)定值，通常在25歐姆和70歐姆之間。在多層線路板中，傳輸線性能良好的關鍵是使它的特性阻抗在整條線路中保持恒定。

但是，究竟什么是特性阻抗?理解特性阻抗最簡單的方法是看信號在傳輸中碰到了什么。當沿著一條具有同樣橫截面?zhèn)鬏斁€移動時，這類似圖1所示的微波傳輸。假定把1伏特的電壓階梯波加到這條傳輸線中，如把1伏特的電池連接到傳輸線的前端(它位于發(fā)送線路和回路之間)，一旦連接，這個電壓波信號沿著該線以光速傳播，它的速度通常約為6英寸/納秒。當然，這個信號確實是發(fā)送線路和回路之間的電壓差，它可以從發(fā)送線路的任何一點和回路的相臨點來衡量。圖2是該電壓信號的傳輸示意圖。

Zen的方法是先"產(chǎn)生信號"，然后沿著這條傳輸線以6英寸/納秒的速度傳播。第一個0.01納秒前進了0.06英寸，這時發(fā)送線路有多余的正電荷，而回路有多余的負電荷，正是這兩種電荷差維持著這兩個導體之間的1伏電壓差，而這兩個導體又組成了一個電容器。

在下一個0.01納秒中，又要將一段0.06英寸傳輸線的電壓從0調(diào)整到1伏特，這必須加一些正電荷到發(fā)送線路，而加一些負電荷到接收線路。每移動0.06英寸，必須把更多的正電荷加到發(fā)送線路，而把更多的負電荷加到回路。每隔0.01納秒，必須對傳輸線路的另外一段進行充電，然后信號開始沿著這一段傳播。電荷來自傳輸線前端的電池，當沿著這條線移動時，就給傳輸線的連續(xù)部分充電，因而在發(fā)送線路和回路之間形成了1伏特的電壓差。每前進0.01納秒，就從電池中獲得一些電荷(±Q)，恒定的時間間隔(±t)內(nèi)從電池中流出的恒定電量(±Q)就是一種恒定電流。流入回路的負電流實際上與流出的正電流相等，而且正好在信號波的前端，交流電流通過上、下線路組成的電容，結束整個循環(huán)過程。

PCB(Printed Circuit Board)印刷電路板的縮寫

在PCB中，特殊的元器件是指高頻部分的關鍵元器件、電路中的核心元器件、易受干擾的元器件、帶高壓的元器件、發(fā)熱量大的元器件，以及一些異性元器 件，這些特殊元器件的位置需要仔細分析，做帶布局合乎電路功能的要求及生產(chǎn)的需求。不恰當?shù)姆胖盟麄兛赡墚a(chǎn)生電路兼容問題、信號完整性問題，從而導致 PCB設計的失敗。

在設計中如何放置特殊元器件時首先考慮PCB尺寸大小。快易購指出pcb尺寸過大時，印刷線條長，阻抗增加，抗燥能力下降，成本也增加;過小時，散熱不好，且臨近線條容易受干擾。在確定PCB的尺寸后，在確定特殊元件的擺方位置。最后，根據(jù)功能單元，對電路的全部元器件進行布局。特殊元器件的位置在布局時一般 要遵守以下原則:

1、盡可能縮短高頻元器件之間的連接，設法減少他們的分布參數(shù)及和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互離的太近，輸入和輸出應盡量遠離。

2一些元器件或?qū)Ь€有可能有較高的電位差，應加大他們的距離，以免放電引起意外短路。高電壓的元器件應盡量放在手觸及不到的地方。

3、重量超過15G的元器件，可用支架加以固定，然后焊接。那些又重又熱的元器件，不應放到電路板上，應放到主機箱的底版上，且考慮散熱問題。熱敏元器件應遠離發(fā)熱元器件。

4、對與電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關等可調(diào)元器件的布局應考慮整塊扳子的結構要求，一些經(jīng)常用到的開關，在結構允許的情況下，應放置到手容易接觸到的地方。元器件的布局到均衡，疏密有度，不能頭重腳輕。

一個產(chǎn)品的成功，一是要注重內(nèi)在質(zhì)量。而是要兼顧整體的美觀，兩者都比較完美的扳子，才能成為成功的產(chǎn)品。

1、放置與結構有緊密配合的元器件，如電源插座、指示燈、開關、連接器等。

2、放置特殊元器件，如大的元器件、重的元器件、發(fā)熱元器件、變壓器、IC等。

3、放置小的元器件。

1、電路板尺寸和圖紙要求加工尺寸是否相符合。

2、元器件的布局是否均衡、排列整齊、是否已經(jīng)全部布完。

3、各個層面有無沖突。如元器件、外框、需要私印的層面是否合理。

3、常用到的元器件是否方便使用。如開關、插件板插入設備、須經(jīng)常更換的元器件等。

4、熱敏元器件與發(fā)熱元器件距離是否合理。

5、散熱性是否良好。

6、線路的干擾問題是否需要考慮。

1.1 規(guī)范設計作業(yè)，提高生產(chǎn)效率和改善產(chǎn)品的質(zhì)量。

1.1 XXX 公司開發(fā)部的VCD超級VCDDVD音響等產(chǎn)品。

3.1 XXX 開發(fā)部的所有電子工程師、技術員及電腦繪圖員等。

4.1 有電子技術基礎;

4.2 有電腦基本操作常識;

4.3 熟悉利用電腦PCB 繪圖軟件.

5.1 銅箔最小線寬:0.1MM，面板0.2MM 邊緣銅箔最小要1.0MM

5.2 銅箔最小間隙:0.1MM，面板:0.2MM.

5.3 銅箔與板邊最小距離為0.55MM，元件與板邊最小距離為5.0MM，盤與板邊最小距離為4.0MM

5.4 一般通孔安裝元件的焊盤的大小(徑)孔徑的兩倍，雙面板最小1.5MM，單面板最小為2.0MM，議(2.5MM)如果不能用圓形焊盤，用腰圓形焊盤，小如下圖所示(如有標準元件庫，

則以標準元件庫為準)

焊盤長邊、短邊與孔的關系為 :

5.5 電解電容不可觸及發(fā)熱元件，大功率電阻，敏電阻，壓器，熱器等.解電容與散熱器的間隔最小為10.0MM，它元件到散熱器的間隔最小為2.0MM.

5.6 大型元器件(如:變壓器、直徑15.0MM 以上的電解電容、大電流的插座等)加大銅箔及上錫面積如下圖;陰影部分面積肥最小要與焊盤面積相等。

5.7 螺絲孔半徑5.0MM 內(nèi)不能有銅箔(要求接地外)元件.(按結構圖要求).

5.8 上錫位不能有絲印油.

5.9 焊盤中心距小于2.5MM 的，相鄰的焊盤周邊要有絲印油包裹，印油寬度為0.2MM(議0.5MM).

5.10 跳線不要放在IC 下面或馬達、電位器以及其它大體積金屬外殼的元件下.

5.11 在大面積PCB設計中(約超過500CM2 以上)，防止過錫爐時PCB 板彎曲，在PCB 板中間留一條5 至10MM 寬的空隙不放元器件(走線)，用來在過錫爐時加上防止PCB 板彎曲的壓條，下圖的陰影區(qū)::

5.12 每一粒三極管必須在絲印上標出e,c,b 腳.

5.13 需要過錫爐后才焊的元件，盤要開走錫位，向與過錫方向相反，度視孔的大小為0.5MM 到1.0MM如下圖 :

5.14 設計雙面板時要注意，金屬外殼的元件，插件時外殼與印制板接觸的，頂層的焊盤不可開，一定要用綠油或絲印油蓋住(例如兩腳的晶振)。

5.15 為減少焊點短路，所有的雙面印制板，過孔都不開綠油窗。

5.16 每一塊PCB 上都必須用實心箭頭標出過錫爐的方向:

5.17 孔洞間距離最小為1.25MM(雙面板無效)

5.18 布局時，DIP 封裝的IC 擺放的方向必須與過錫爐的方向成垂直，不可平行，如下圖;如果布局上有困難，可允許水平放置IC (OP 封裝的IC 擺放方向與DIP 相反)。

5.19 布線方向為水平或垂直，由垂直轉(zhuǎn)入水平要走45 度進入。

5.20 元件的安放為水平或垂直。

5.21 絲印字符為水平或右轉(zhuǎn)90 度擺放。

5.22 若銅箔入圓焊盤的寬度較圓焊盤的直徑小時，則需加淚滴。如圖 :

5.23 物料編碼和設計編號要放在板的空位上。

5.24 把沒有接線的地方合理地作接地或電源用。

5.25 布線盡可能短，特別注意時鐘線、低電平信號線及所有高頻回路布線要更短。

5.26 模擬電路及數(shù)字電路的地線及供電系統(tǒng)要完全分開。

5.27 如果印制板上有大面積地線和電源線區(qū)(面積超過500 平方毫米)，應局部開窗口。如圖 :

5.28 電插印制板的定位孔規(guī)定如下，陰影部分不可放元件，手插元件除外，L 的范圍是50 330mm,H的范圍是50 250mm，果小于50X50 則要拼板開模方可電插，如果超過330X250 則改為手插板。定位孔需在長邊上。

一旦選用了過孔，務必處理好它與周邊各實體的間隙，特別是容易被忽視的中間各層與過孔不相連的線與過孔的間隙，如果是自動布線，可在"過孔數(shù)量最小化" ( Via Minimiz8tion)子菜單里選擇"on"項來自動解決。(2)需要的載流量越大，所需的過孔尺寸越大，如電源層和地層與其它層聯(lián)接所用的過孔就要大一些。

Overlay

為方便電路的安裝和維修等，在印刷板的上下兩表面印刷上所需要的標志圖案和文字代號等，例如元件標號和標稱值、元件外廓形狀和廠家標志、生產(chǎn)日期等等。不少初學者設計絲印層的有關內(nèi)容時，只注意文字符號放置得整齊美觀，忽略了實際制出的PCB效果。他們設計的印板上，字符不是被元件擋住就是侵入了助焊區(qū)域被抹賒，還有的把元件標號打在相鄰元件上，如此種種的設計都將會給裝配和維修帶來很大不便。正確的絲印層字符布置原則是:"不出歧義，見縫插針，美觀大方"。

特殊性

Protel封裝庫內(nèi)有大量SMD封裝，即表面焊裝器件。這類器件除體積小巧之外的最大特點是單面分布元引腳孔。因此，選用這類器件要定義好器件所在面，以免"丟失引腳(Missing Plns)"。另外，這類元件的有關文字標注只能隨元件所在面放置。

網(wǎng)格狀填充區(qū)(External Plane )和填充區(qū)(Fill)

正如兩者的名字那樣，網(wǎng)絡狀填充區(qū)是把大面積的銅箔處理成網(wǎng)狀的，填充區(qū)僅是完整保留銅箔。初學者設計過程中在計算機上往往看不到二者的區(qū)別，實質(zhì)上，只要你把圖面放大后就一目了然了。正是由于平常不容易看出二者的區(qū)別，所以使用時更不注意對二者的區(qū)分，要強調(diào)的是，前者在電路特性上有較強的抑制高頻干擾的作用，適用于需做大面積填充的地方，特別是把某些區(qū)域當做屏蔽區(qū)、分割區(qū)或大電流的電源線時尤為合適。后者多用于一般的線端部或轉(zhuǎn)折區(qū)等需要小面積填充的地方。

Pad

焊盤是PCB設計中最常接觸也是最重要的概念，但初學者卻容易忽視它的選擇和修正，在設計中千篇一律地使用圓形焊盤。選擇元件的焊盤類型要綜合考慮該元件的形狀、大小、布置形式、振動和受熱情況、受力方向等因素。Protel在封裝庫中給出了一系列不同大小和形狀的焊盤，如圓、方、八角、圓方和定位用焊盤等，但有時這還不夠用，需要自己編輯。例如，對發(fā)熱且受力較大、電流較大的焊盤，可自行設計成"淚滴狀"，在大家熟悉的彩電PCB的行輸出變壓器引腳焊盤的設計中，不少廠家正是采用的這種形式。一般而言，自行編輯焊盤時除了以上所講的以外，還要考慮以下原則:

(1)形狀上長短不一致時要考慮連線寬度與焊盤特定邊長的大小差異不能過大;

(2)需要在元件引角之間走線時選用長短不對稱的焊盤往往事半功倍;

(3)各元件焊盤孔的大小要按元件引腳粗細分別編輯確定，原則是孔的尺寸比引腳直徑大0.2- 0.4毫米。

PCB放置焊盤:

1 .放置焊盤的方法

可以執(zhí)行主菜單中命令 Place/Pad ，也可以用組件放置工具欄中的 Place Pad 按鈕。

進入放置焊盤( Pad )狀態(tài)后，鼠標將變成十字形狀，將鼠標移動到合適的位置上單擊就完成了焊盤的放置。

2 .焊盤的屬性設置

焊盤的屬性設置有以下兩種方法:

● 在用鼠標放置焊盤時，鼠標將變成十字形狀，按 Tab 鍵，將彈出 Pad (焊盤屬性)設置對話框.

7-24 焊盤屬性設置對話框

● 對已經(jīng)在 PCB 板上放置好的焊盤，直接雙擊，也可以彈出焊盤屬性設置對話框。在焊盤屬性設置對話在框中有如下幾項設置:

● Hole Size :用于設置焊盤的內(nèi)直徑大小。

● Rotation :用一設置焊盤放置的旋轉(zhuǎn)角度。

● Location :用于設置焊盤圓心的 x 和 y 坐標的位置。

● Designator 文本框:用于設置焊盤的序號。

● Layer 下拉列表:從該下拉列表中可以選擇焊盤放置的布線層。

● Net 下拉列表:該下拉列表用于設置焊盤的網(wǎng)絡。

● Electrical Type 下拉列表:用于選擇焊盤的電氣特性。該下拉列表共有 3 種選擇方式: Load (節(jié)點)、 Source (源點)和 Terminator (終點)。

● Testpoint 復選項:用于設置焊盤是否作為測試點，可以做測試點的只有位于頂層的和底層的焊盤。

● Locked 復選項:選中該復選項，表示焊盤放置后位置將固定不動。

● Size and Shape 選項區(qū)域:用于設置焊盤的大小和形狀

● X-Size 和 Y-Size :分別設置焊盤的 x 和 y 的尺寸大小。

● Shape 下拉列表:用于設置焊盤的形狀，有 Round (圓形)、 Octagonal (八角形)和 Rectangle

(長方形)。

● Paste Mask Expansions 選項區(qū)域:用于設置助焊層屬性。

● Solder Mask Expansions 選項區(qū)域:用于設置阻焊層屬性。 abc

Mask

這些膜不僅是PcB制作工藝過程中必不可少的，而且更是元件焊裝的必要條件。按"膜"所處的位置及其作用，"膜"可分為元件面(或焊接面)助焊膜(TOp or Bottom 和元件面(或焊接面)阻焊膜(TOp or BottomPaste Mask)兩類。顧名思義，助焊膜是涂于焊盤上，提高可焊性能的一層膜，也就是在綠色板子上比焊盤略大的各淺色圓斑。阻焊膜的情況正好相反，為了使制成的板子適應波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盤處的銅箔不能粘錫，因此在焊盤以外的各部位都要涂覆一層涂料，用于阻止這些部位上錫?？梢?，這兩種膜是一種互補關系。由此討論，就不難確定菜單中

類似"solder Mask En1argement"等項目的設置了。

有兩重含義

自動布線時供觀察用的類似橡皮筋的網(wǎng)絡連線，在通過網(wǎng)絡表調(diào)入元件并做了初步布局后，用"Show 命令就可以看到該布局下的網(wǎng)絡連線的交叉狀況，不斷調(diào)整元件的位置使這種交叉最少，以獲得最大的自動布線的布通率。這一步很重要，可以說是磨刀不誤砍柴功，多花些時間，值!另外，自動布線結束，還有哪些網(wǎng)絡尚未布通，也可通過該功能來查找。找出未布通網(wǎng)絡之后，可用手工補償，實在補償不了就要用到"飛線"的第二層含義，就是在將來的印板上用導線連通這些網(wǎng)絡。要交待的是，如果該電路板是大批量自動線生產(chǎn)，可將這種飛線視為0歐阻值、具有統(tǒng)一焊盤間距的電阻元件來進行設計.

印刷電路板(Printed circuit board，PCB)幾乎會出現(xiàn)在每一種電子設備當中。如果在某樣設備中有電子零件，那么它們也都是鑲在大小各異的PCB上。除了固定各種小零件外，PCB的主要功能是提供上頭各項零件的相互電氣連接。隨著電子設備越來越復雜，需要的零件越來越多，PCB上頭的線路與零件也越來越密集了。標準的PCB長得就像這樣。裸板(上頭沒有零件)也常被稱為「印刷線路板Printed Wiring Board(PWB)」。

板子本身的基板是由絕緣隔熱、并不易彎曲的材質(zhì)所制作成。在表面可以看到的細小線路材料是銅箔，原本銅箔是覆蓋在整個板子上的，而在制造過程中部分被蝕刻處理掉，留下來的部分就變成網(wǎng)狀的細小線路了。這些線路被稱作導線(conductor pattern)或稱布線，并用來提供PCB上零件的電路連接。

為了將零件固定在PCB上面，我們將它們的接腳直接焊在布線上。在最基本的PCB(單面板)上，零件都集中在其中一面，導線則都集中在另一面。這么一來我們就需要在板子上打洞，這樣接腳才能穿過板子到另一面，所以零件的接腳是焊在另一面上的。因為如此，PCB的正反面分別被稱為零件面(Component Side)與焊接面(Solder Side)。

如果PCB上頭有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或裝回去，那么該零件安裝時會用到插座(Socket)。由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆裝。下面看到的是ZIF(Zero Insertion Force，零撥插力式)插座，它可以讓零件(這里指的是CPU)可以輕松插進插座，也可以拆下來。插座旁的固定桿，可以在您插進零件后將其固定。

如果要將兩塊PCB相互連結，一般我們都會用到俗稱「金手指」的邊接頭(edge connector)。金手指上包含了許多裸露的銅墊，這些銅墊事實上也是PCB布線的一部分。通常連接時，我們將其中一片PCB上的金手指插進另一片PCB上合適的插槽上(一般叫做擴充槽Slot)。在計算機中，像是顯示卡，聲卡或是其它類似的界面卡，都是借著金手指來與主機板連接的。

PCB上的綠色或是棕色，是阻焊漆(solder mask)的顏色。這層是絕緣的防護層，可以保護銅線，也可以防止零件被焊到不正確的地方。在阻焊層上另外會印刷上一層絲網(wǎng)印刷面(silk screen)。通常在這上面會印上文字與符號(大多是白色的)，以標示出各零件在板子上的位置。絲網(wǎng)印刷面也被稱作圖標面(legend)。

PCB的中文名稱為印制電路板又稱印刷電路板、印刷線路板是重要的電子部件是電子元器件的支撐體?是電子元器件電氣連接的提供者。由于它是采用電子印刷術制作的故被稱為"印刷"電路板。

PCB打樣就是指印制電路板在批量生產(chǎn)前的試產(chǎn)主要應用為電子工程師在設計好電路?并完成PCB Layout之后向工廠進行小批量試產(chǎn)的過程即為PCB打樣。而PCB打樣的生產(chǎn)數(shù)量一般沒有具體界線一般是工程師在產(chǎn)品設計未完成確認和完成測試之前都稱之為PCB打樣 。

高速模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (High speed ADC) 通常是模擬前端PCB電路系統(tǒng)里最基本的組成組件。由于模擬/數(shù)字元轉(zhuǎn)換器的性能決定系統(tǒng)的整體效能表現(xiàn)，因此系統(tǒng)制造商往往將模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器視為最重要的組件。本文將詳細介紹超音波系統(tǒng)前端的運作原理，并特別討論模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器在其中所發(fā)揮的作用。

在PCB設計超音波系統(tǒng)的前端PCB電路時，制造商必須審慎考慮幾項重要因素，以便進行適當?shù)娜∩帷ａt(yī)務人員能否作出正確的診斷，乃取決于模擬PCB電路在這個過程當中關鍵性的作用。

模擬PCB電路的表現(xiàn)則取決于許多不同的參數(shù)，其中包括通道之間的串音干擾、無雜散訊號動態(tài)范圍 (SFDR) 以及總諧波失真。因此制造商在決定選用何種模擬PCB電路之前，必須詳細考慮這些參數(shù)。

以模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器為例來說，如果加設串行 LVDS 驅(qū)動器等先進PCB電路，便可縮小PCB電路板，以及抑制電磁波等噪聲的干擾，有助于進一步改善系統(tǒng)的PCB設計。微型化、高效能及功能齊備的超音波系統(tǒng)產(chǎn)品的制造，造成市場上持續(xù)要求生產(chǎn)低耗電模擬IC，使其具備與放大器、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器和小封裝的更佳整合。

超音波影像系統(tǒng)是目前最常用而又最精密的訊號處理儀器，可協(xié)助醫(yī)務人員作出正確診斷。在超音波系統(tǒng)的前端，采用極度精密的模擬訊號處理PCB電路，像是模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器及低噪聲放大器(LNA)等，而這些模擬PCB電路的表現(xiàn)是決定系統(tǒng)效能的關鍵因素。

超音波設備非常接近于雷達或聲納系統(tǒng)，只不過是在不同的頻率帶(范圍)中操作。 雷達操作于GHz(千兆赫)的范圍中，聲納在kHz(千赫)的范圍內(nèi)，而超音波系統(tǒng)則在MHz(兆赫)范圍內(nèi)操作。 這些設備的原理幾乎與商業(yè)和軍用航空器所用的-數(shù)組天線雷達系統(tǒng)操作模式相同。雷達系統(tǒng)的PCB設計者是使用相控操縱波束形成器數(shù)組為原理，這些原理后來也被超音波系統(tǒng)PCB設計者采用并加以改進。

在所有超音波系統(tǒng)儀器中，都有一個多元轉(zhuǎn)換器在相對較長的電纜(大約2公尺)的末端。電纜內(nèi)含高達 256 條微型同軸電纜，是超音波系統(tǒng)內(nèi)最昂貴的組件之一。超音波系統(tǒng)一般會配備多個不同的轉(zhuǎn)換器探頭，讓負責操作的醫(yī)務人員可以依掃描影像的現(xiàn)場需求來選擇適用的轉(zhuǎn)換器。

掃描過程的第一步，每一個轉(zhuǎn)換器負責產(chǎn)生脈沖訊號，并將訊號傳送出去。傳送出去的脈沖訊號以高頻率的聲波形式穿過人體組織，聲波的傳送速度一般介于1至20MHz之間。這些脈沖訊號開始在人體內(nèi)進行定時和定標偵測。當訊號穿越身體的組織時，其中部分聲波會反射回轉(zhuǎn)換器模塊，并由轉(zhuǎn)換器負責偵測這些回波的電位(轉(zhuǎn)換器將訊號傳送出去之后，會立即進行切換，改用接收模式)?；夭ㄓ嵦柕膹姸热Q于回波訊號反射點在人體內(nèi)的位置。直接從皮下組織反射回來的訊號一般都極強，而從人體內(nèi)深入部位反射回來的訊號則極微弱。

由于健康安全相關法律對人體可以承受的最大輻射量有所規(guī)定，因此工程師PCB設計的電子接收系統(tǒng)必須極為靈敏。接近于人體表皮的病癥區(qū)，我們稱之為近場 (near field)，被反射回來的能量是高的。 但是如果病癥區(qū)在人體內(nèi)的深處部位，稱之為遠場 (far field)，接收到的回波將極為微弱，因此必須被放大為1000倍或以上。

在遠場影像的模式時，其效能限制來自于接收鏈路中存在的所有噪聲。轉(zhuǎn)換器/電纜組件以及接收系統(tǒng)的低噪聲放大器是兩個最大的外來噪聲源。 而近場影像模式下，效能限制則是來自于輸入訊號的大小。 這兩種訊號之間的比率決定了超音波儀器的動態(tài)范圍。

通過一系列接收器的時相轉(zhuǎn)換、振幅調(diào)整以及智能型累計回波能量等過程，既可以獲得高清晰度的影像。利用轉(zhuǎn)換器數(shù)組的時移與調(diào)整接收訊號振幅的原理可以使設備具有定點觀測掃描部位的功能。經(jīng)過序列化的不同部位定位觀測，超音波儀器即可建立一個組合影像。

數(shù)字聚波可以完成訊號的組合處理。在數(shù)字聚波中，經(jīng)由身體內(nèi)某一點反射回來的回波脈沖訊號會在每一信道內(nèi)先儲存起來，然后按照其先后次序排列一起，并將之固定成為同調(diào)訊號，然后聚集起來。這種將多個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出聚集一起的處理方法可以提高增益，因為信道內(nèi)的噪聲是互不相關的。(備注:模擬聚波技術基本已經(jīng)成為過時的方法，現(xiàn)代所采用的大部分為數(shù)字聚波)。影像的形成，是于最接近轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的仿真層取樣，將其存儲起來，再以數(shù)字化把它們聚集在一起而成。

DBF 系統(tǒng)需要精確的信道與信道匹配。兩信道均需要VGA(視頻圖形數(shù)組)，這種情況將會持續(xù)，直到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器設備足夠應付大的動態(tài)范圍，并可以提供合理的成本和低耗電量。

1. 灰度影像 -- 產(chǎn)生基本的黑白圖像

影像將被辨析成1毫米那么小的單位，呈現(xiàn)的影像是由發(fā)射能量以及檢測那些返回的能量而成 (如先前所述)。

2. 多普勒影像(Doppler)-- 多普勒模式 (Doppler mode) 是通過跟蹤回波的頻率偏移來探測物體在各種環(huán)境中運動的速度。這些原理被應用在檢查體內(nèi)血液或者其它液體在體內(nèi)流動的情形。這種技術是透過發(fā)射一連串聲波進入體內(nèi)，然后對反射波進行快速傅利葉轉(zhuǎn)換(Fourier Transform, FFT)處理。這種計算處理方法即可確定來自人體的訊號頻率分量，以及它們與流體速度的關系。

3.靜脈和動脈模式 -- 這種方式是將多普勒影像與灰度模式的聯(lián)合應用。通過處理多普勒位移產(chǎn)生的音效訊號即可獲得速率與節(jié)律。

在PCB設計中，其實在正式布線前，還要經(jīng)過很漫長的步驟，以下就是PCB設計主要的流程:

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。

接下來必須要制作出系統(tǒng)的功能方塊圖。方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(shù)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)功能方塊圖就提供了我們分割的依據(jù)。像是計算機就可以分成主機板、顯示卡、聲卡、軟盤驅(qū)動器和電源等等。

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(shù)量都決定好了，接下來就是決定板子的大小了。如果PCB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(zhì)與速度都考量進去。

傳統(tǒng)的PCB設計流程，在信號速率越來越高，甚至GHZ以上的高速PCB設計領域已經(jīng)不適用了。高速PCB設計必須和仿真以及驗證完美的結合在一起。而仿真也不是傳統(tǒng)意義的簡單的對設計進行驗證，而是嵌入整個設計流程的前仿真得到規(guī)則，規(guī)則驅(qū)動設計，到最后的后仿真驗證。

(1)避免在PCB邊緣安排重要的信號線，如時鐘和復位信號等。

(2)機殼地線與信號線間隔至少為4毫米;保持機殼地線的長寬比小于5:1以減少電感效應。

(3)已確定位置的器件和線用LOCK功能將其鎖定，使之以后不被誤動。

(4)導線的寬度最小不宜小于0.2mm(8mil)，在高密度高精度的印制線路中，導線寬度和間距一般可取12mil。

(5)在DIP封裝的IC腳間走線，可應用10-10與12-12原則，即當兩腳間通過2根線時，焊盤直徑可設為50mil、線寬與線距都為10mil，當兩腳間只通過1根線時，焊盤直徑可設為64mil、線寬與線距都為12mil。

(6)當焊盤直徑為1.5mm時，為了增加焊盤抗剝強度，可采用長不小于1.5mm，寬為1.5mm和長圓形焊盤。

(7)設計遇到焊盤連接的走線較細時，要將焊盤與走線之間的連接設計成水滴狀，這樣焊盤不容易起皮，走線與焊盤不易斷開。

(8)大面積敷銅設計時敷銅上應有開窗口，加散熱孔，并將開窗口設計成網(wǎng)狀。

(9)盡可能縮短高頻元器件之間的連線，減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應盡量遠離。

1、高頻元件:高頻元件之間的連線越短越好，設法減小連線的分布參數(shù)和相互之間的電磁干擾，易受干擾的元件不能離得太近。隸屬于輸入和隸屬于輸出的元件之間的距離應該盡可能大一些。

2、具有高電位差的元件:應該加大具有高電位差元件和連線之間的距離，以免出現(xiàn)意外短路時損壞元件。為了避免爬電現(xiàn)象的發(fā)生，一般要求2000V電位差之間的銅膜線距離應該大于2mm，若對于更高的電位差，距離還應該加大。帶有高電壓的器件，應該盡量布置在調(diào)試時手不易觸及的地方。

3、重量太大的元件:此類元件應該有支架固定，而對于又大又重、發(fā)熱量多的元件，不宜安裝在電路板上。

4、發(fā)熱與熱敏元件:注意發(fā)熱元件應該遠離熱敏元件。

在設計中，從PCB板的裝配角度來看，要考慮以下參數(shù):

1)孔的直徑要根據(jù)最大材料條件( MMC) 和最小材料條件(LMC) 的情況來決定。一個無支撐元器件的孔的直徑應當這樣選取，即從孔的MMC 中減去引腳的MMC ，所得的差值在0.15 -0. 5mm 之間。而且對于帶狀引腳，引腳的標稱對角線和無支撐孔的內(nèi)徑差將不超過0.5mm ，并且不少于0.15mm。

2) 合理放置較小元器件，以使其不會被較大的元器件遮蓋。

3) 阻焊的厚度應不大于0.05mm。

4) 絲網(wǎng)印制標識不能和任何焊盤相交。

5) 電路板的上半部應該與下半部一樣，以達到結構對稱。因為不對稱的電路板可能會變彎曲。

1. POWER PCB的圖層與PROTEL的異同

我們做設計的有很多都不止用一個軟件，由于PROTEL上手容易的特點，很多朋友都是先學的PROTEL后學的POWER，當然也有很多是直接學習的POWER，還有的是兩個軟件一起用。由于這兩個軟件在圖層設置方面有些差異，初學者很容易發(fā)生混淆，所以先把它們放在一起比較一下。直接學習POWER的也可以看看，以便有一個參照。

首先看看內(nèi)層的分類結構比較如下表所示。

表1 PROTEL與POWER的內(nèi)層結構圖

軟件名 屬性 層名 用途

PROTEL 正片 MIDLAYER 純線路層

MIDLAYER 混合電氣層(包含線路，大銅皮)

負片 INTERNAL 純負片 (無分割，如GND)

INTERNAL 帶內(nèi)層分割(最常見的多電源情況)

POWER

正片 NO PLANE 純線路層

NO PLANE 混合電氣層(用鋪銅的方法 COPPER POUR)

SPLIT/MIXED 混合電氣層(內(nèi)層分割層法 PLACE AREA)

負片 CAM PLANE 純負片 (無分割，如GND)

從表1可以看出，POWER與PROTEL的電氣圖層都可分為正負片兩種屬性，但是這兩種圖層屬性中包含的圖層類型卻不相同。

1.PROTEL只有兩種圖層類型，分別對應正負片屬性。而POWER則不同，POWER中的正片分為兩種類型，NO PLANE和SPLIT/MIXED。

2.PROTEL中的負片可以使用內(nèi)電層分割，而POWER的負片只能是純負片(不能應用內(nèi)電層分割，這一點不如PROTEL)。內(nèi)層分割必須使用正片來做。用SPLIT/MIXED層,也可用普通的正片(NO PLANE)+鋪銅。

也就是說，在POWER PCB中，不管用于電源的內(nèi)層分割還是混合電氣層，都要用正片來做，而普通的正片(NO PLANE)與專用混合電氣層(SPLIT/MIXED)的唯一區(qū)別就是鋪銅的方式不一樣!負片只能是單一的負片。(用2D LINE分割負片的方法，由于沒有網(wǎng)絡連接和設計規(guī)則的約束，容易出錯，不推薦使用)。

這兩點是它們在圖層設置與內(nèi)層分割方面的主要區(qū)別。

2. SPLIT/MIXED層的內(nèi)層分割與NO PLANE層的鋪銅之間的區(qū)別

(1) SPLIT/MIXED:必須使用內(nèi)層分割命令(PLACE AREA)，可自動移除內(nèi)層獨立焊盤，可走線，可以方便的在大片銅皮上進行其他網(wǎng)絡的分割，內(nèi)層分割的智能化較高。

(2) NO PLANEC層:必須使用鋪銅的命令(COPPER POUR)，用法同外層線路，不會自動移除獨立焊盤，可走線，不可以在大塊銅皮上進行其他網(wǎng)絡的分割。也就是說不能出現(xiàn)大塊銅皮包圍小塊銅皮的現(xiàn)象。

3. POWER PCB的圖層設置及內(nèi)層分割方法

看過上面的結構圖以后應該對POWER的圖層結構已經(jīng)很清楚了，確定了要使用什么樣的圖層來完成設計，下一步就是添加電氣圖層的操作了。

下面以一塊四層板為例:

首先新建一個設計，導入網(wǎng)表，完成基本的布局，然后新增圖層SETUP-LAYER DEFINITION,在ELECTRICAL LAYER區(qū)，點擊MODIFY,在彈出的窗口中輸入4，單擊OK。此時在TOP與BOT中間已經(jīng)有了兩個新電氣圖層，分別給這兩個圖層命名，并設置圖層類型。

把INNER LAYER2命名為GND，并設定為CAM PLANE，然后點擊右邊的ASSIGN分配網(wǎng)絡，因為這層是負片的整張銅皮，所以分配一個GND就可以，千萬不要分多了網(wǎng)絡!

把INNER LAYER3命名為POWER，并設定為SPLIT/MIXED(因為有多組電源，所以要用到內(nèi)層分割)，點擊ASSIGN，把需要走在內(nèi)層的電源網(wǎng)絡分配到右邊的ASSOCIATED窗口下(假設分配三個電源網(wǎng)絡)。

下一步進行布線，把外層除了電源地以外的線路全部走完。電源地的網(wǎng)絡則直接打孔即可自動連接到內(nèi)層(小技巧，先暫時把POWER層的類型定義為CAM PLANE，這樣凡是分配到內(nèi)層的電源網(wǎng)絡且打了過孔的線路系統(tǒng)都會認為已經(jīng)連接，而自動取消鼠線)。待所有布線都完成以后即可進行內(nèi)層分割。

第一步是給網(wǎng)絡上色，以利于區(qū)分各個接點位置，按快捷鍵CTRL+SHIFT+N，指定網(wǎng)絡顏色(過程略)。

然后把POWER層的圖層屬性改回SPLIT/MIXED，再點擊DRAFTING-PLACE AREA，下一步即可繪制第一個電源網(wǎng)絡的鋪銅。

1號網(wǎng)絡(黃色):第一個網(wǎng)絡要鋪滿整個板面，然后指定為連接面積最大，數(shù)量最多的那個網(wǎng)絡名稱。

2號網(wǎng)絡(綠色):下面進行第二個網(wǎng)絡，注意因為這一網(wǎng)絡位于整個板子的中部，所以我們要在已經(jīng)鋪好的大銅面上切出一塊來作為新的網(wǎng)絡。還是點擊PLACE AREA，然后按照顏色指示繪制切割區(qū)域，當雙擊鼠標完成切割的時候，系統(tǒng)會自動出現(xiàn)當前所切割網(wǎng)絡(1)與當前網(wǎng)絡(2)的的區(qū)域隔離線(由于是用正片鋪銅的方式做切割，所以不能象負片做切割那樣用一條正性線來完成大銅面的分割)。同時分配該網(wǎng)絡名稱。

3號網(wǎng)絡(紅色):下面第三個網(wǎng)絡，由于此網(wǎng)絡較靠近板邊，所以我們還可以用另外一個命令來做。點擊DRAFTING-AUTO PLANE SEPARATE，然后從板邊開始畫起，把需要的接點包圍以后再回到板邊，雙擊鼠標即可完成。同時也會自動出現(xiàn)隔離帶，并彈出一個網(wǎng)絡分配窗口，注意此窗口需要連續(xù)分配兩個網(wǎng)絡，一個是你剛剛切割出來的網(wǎng)絡，一個是剩余區(qū)域的網(wǎng)絡(會有高亮顯示)。