板繪

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1 .1瞬態(tài)干擾

是指交流電網(wǎng)上出現(xiàn)的浪涌電壓、振鈴電壓、火花放電等瞬間干擾信號，其特點(diǎn)是作用時間極短，但電壓幅度高、瞬態(tài)能量大。瞬態(tài)干擾會造成單片開關(guān)電源輸出電壓的波動;當(dāng)瞬態(tài)電壓疊加在整流濾波后的直流輸入電壓VI上，使VI超過內(nèi)部功率開關(guān)管的漏-源擊穿電壓V(BR)DS時，還會損壞TOPSwitch芯片，因此必須采用抑制措施。通常，靜電放電(ESD)和電快速瞬變脈沖群(EFT)對數(shù)字電路的危害甚于其對模擬電路的影響。靜電放電在5 - 200MHz的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的射頻輻射。此輻射能量的峰值經(jīng)常出現(xiàn)在35MHz - 45MHz之間發(fā)生自激振蕩。許多I/O電纜的諧振頻率也通常在這個頻率范圍內(nèi)，結(jié)果，電纜中便串入了大量的靜電放電輻射能量。當(dāng)電纜暴露在4 - 8kV靜電放電環(huán)境中時，I/O電纜終端負(fù)載上可以測量到的感應(yīng)電壓可達(dá)到600V。這個電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了典型數(shù)字的門限電壓值0.4V。典型的感應(yīng)脈沖持續(xù)時間大約為400納秒。將I/O電纜屏蔽起來，且將其兩端接地，使內(nèi)部信號引線全部處于屏蔽層內(nèi)，可以將干擾減小60 - 70dB，負(fù)載上的感應(yīng)電壓只有0.3V或更低。電快速瞬變脈沖群也產(chǎn)生相當(dāng)強(qiáng)的輻射發(fā)射，從而耦合到電纜和機(jī)殼線路。電源線濾波器可以對電源進(jìn)行保護(hù)。線 - 地之間的共模電容是抑制這種瞬態(tài)干擾的有效器件，它使干擾旁路到機(jī)殼，而遠(yuǎn)離內(nèi)部電路。當(dāng)這個電容的容量受到泄漏電流的限制而不能太大時，共模扼流圈必須提供更大的保護(hù)作用。這通常要求使用專門的帶中心抽頭的共模扼流圈，中心抽頭通過一只電容(容量由泄漏電流決定)連接到機(jī)殼。共模扼流圈通常繞在高導(dǎo)磁率鐵氧體芯上，其典型電感值為15 ~ 20mH。

1.2傳導(dǎo)的抑制

往往單純采用屏蔽不能提供完整的電磁干擾防護(hù)，因?yàn)樵O(shè)備或系統(tǒng)上的電纜才是最有效的干擾接收與發(fā)射天線。許多設(shè)備單臺做電磁兼容實(shí)驗(yàn)時都沒有問題，但當(dāng)兩臺設(shè)備連接起來以后，就不滿足電磁兼容的要求了，這就是電纜起了接收和輻射天線的作用。唯一的措施就是加濾波器，切斷電磁干擾沿信號線或電源線傳播的路徑，與屏蔽共同夠成完善的電磁干擾防護(hù)，無論是抑制干擾源、消除耦合或提高接收電路的抗能力，都可以采用濾波技術(shù)。針對不同的干擾，應(yīng)采取不同的抑制技術(shù)，由簡單的線路清理，至單個元件的干擾抑制器、濾波器和變壓器，再至比較復(fù)雜的穩(wěn)壓器和凈化電源，以及價格昂貴而性能完善的不間斷電源，下面分別作簡要敘述。

1.3 專用線路

只要通過對供電線路的簡單清理就可以取得一定的干擾抑制效果。如在三相供電線路中認(rèn)定一相作為干擾敏感設(shè)備的供電電源;以另一相作為外部設(shè)備的供電電源;再以一相作為常用測試儀器或其他輔助設(shè)備的供電電源。這樣的處理可避免設(shè)備間的一些相互干擾，也有利于三相平衡。值得一提的是在現(xiàn)代電子設(shè)備系統(tǒng)中，由于配電線路中非線性負(fù)載的使用，造成線路中諧波電流的存在，而零序分量諧波在中線里不能相互抵消，反而是疊加，因此過于纖細(xì)的中線會造成線路阻抗的增加，干擾也將增加。同時過細(xì)的中線還會造成中線過熱。

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(diǎn)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(hù)設(shè)備免遭瞬變電壓破壞)。瞬變干擾抑制器與被保護(hù)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(jī)上。避雷管具有很強(qiáng)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(dá)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(hù)。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(biāo)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(biāo)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(jìn)線處作保護(hù)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(dá)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(hù)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(biāo)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(hù)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(hù)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(hù)。

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(hù)設(shè)備或電路免受靜電、電感性負(fù)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(hù)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(hù)。 TVS管在使用中應(yīng)注意的事項(xiàng): ·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(shí)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(fù)載的保護(hù)，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(fù)載線路進(jìn)行保護(hù)。 ·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(hù)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(diǎn)。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?fàn)?。一旦干擾超出觸發(fā)電壓時，伏安特性發(fā)生轉(zhuǎn)折，進(jìn)入負(fù)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(diǎn)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(hù)。

七、PCB使用技巧

1、元器件標(biāo)號自動產(chǎn)生或已有的元器件標(biāo)號取消重來

Tools工具|Annotate…注釋

All Part:為所有元器件產(chǎn)生標(biāo)號

Reset Designators:撤除所有元器件標(biāo)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(diǎn)====拉PCB內(nèi)連線的一端點(diǎn)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(xiàng)----Landscape(小平方向)----Portrait(垂直方向)

(3)設(shè)置圖紙標(biāo)題欄(Title BlocK):選擇Standard為標(biāo)準(zhǔn)型，ANSI為美國國家協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)

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(xiàng)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(jìn)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(xiàng)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(shí)際連接的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號"的警告性檢查

Unconnected power objects:"未實(shí)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(biāo)號格式錯誤"

Floating input pins:"輸入引腳浮接"

Suppress warnings:"檢測項(xiàng)將忽略所有的警告性檢測項(xiàng)，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(jìn)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(qiáng)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(jī)械層(Mechanical Layers),有四個機(jī)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(solderMask),有TopSolderMask和BottomSolderMask兩層，手工上錫。

⑹、錫膏防護(hù)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。