设计PCB之前应该考虑哪些点对电路进行故障诊断

作者:皇冠app 发布时间:2021-02-05 20:28

  试图将组件尽可能地紧凑地包装,只是意识到没有足够的布线空间。在组件之间留出一些空间,以便导线可以散开。组件的引脚越多,所需的空间就越大。间距不仅将促进自动布线,而且将使焊接更容易。

  每个制造商都有自己的规格,例如最小走线宽度,间距,层数等。开始设计之前,您应考虑自己的需求并找到符合您要求的制造商。您的要求还包括PCB的材料等级。等级从FR-1(纸酚混合物)到FR-5(玻璃布和环氧树脂)不等。大多数PCB原型制造商都使用FR-4,但是FR-2用于大批量消费应用。材料的类型会影响电路板的强度,耐用性,吸湿性和阻燃性(FR)。

  特别是在模拟电路中,“接地”是指整个PCB上的电压相同,这一点很重要。如果使用走线路由接地信号,它们的电阻会产生电压降,从而使PCB中的不同“接地”具有不同的电位。为了避免这种情况,您应该创建一个接地层,即,大面积的铜层(或者更好的是,为该层保留一层),连接到地的组件可以直接通过通孔来接地。接地平面可以完全用铜填充(更好地散热),也可以如下图所示在正方形网格中填充。

  地平面的缺点之一是难以焊接元件,因为热量会很快通过飞机散发。为避免这种情况,可以通过细迹线与飞机进行接触,如下图所示。

  旁路电容器用于从恒定电源中滤除交流分量。它们减少了噪声,波纹和其他有害的交流信号。他们通过绕过地面的交流电波动来做到这一点,因此得名。因此,它们通常连接在我们要滤波的电压(电源电压,参考信号等)与地之间。选择这些电容器的一个好地方是PCB的电源入口:将电源连接到PCB的电线通常很长,并且充当天线,收集大量RF信号。另一个有效的位置是靠近IC(尽可能靠近电源和接地引脚),以减少PCB内部添加的任何噪声。对于参考引脚或需要非常稳定电压的任何其他引脚也是如此。

  电容器的值取决于交流分量的频率。每个电容器都有自己的频率响应,该频率响应由其电阻和调谐到一定频率范围的等效串联电感(ESL)决定。例如,要过滤低频,您需要一个更大的电容器。通常,在中频范围内使用0.1-1µF的电容器就足够了,如果波动缓慢,则可以选择1-10µF左右;对于高频噪声,可以使用0.001-0.1µF的电容器。您也可以使用旁路电容器的任意组合来消除更宽的频率范围。对于驱动大量电流的芯片,可以放置10 µF-100 µF电容器作为缓冲器。如果电容器的值允许,请使用单片陶瓷电容器,因为它们既小又便宜。

  如果散热不充分,热量会降低电路的性能,甚至损坏电路。考虑哪些组件消耗更多的功率,以及包装如何散发产生的热量。数据表中有一个称为“热阻”的参数,该参数指出了在特定条件下每瓦特功率会增加多少温度。例如,条件可能是IC下方的x面积为y mm的铜面积。为了更强的散热,您应该增加散热器或什至风扇来冷却IC。此外,使电路板的关键部分与这些热源隔离。

  通常,您使用的是通常不出售的组件,或者具有相同功能的两个组件的价格波动,您想购买很便宜的组件。在这些情况下,您可能希望根据外部因素来更换组件,即使它们的占地面积不一样,但要保持电路板的设计不变。如果电路板面积不是很在意,则可以为一个特定的模块并行准备一个以上占用空间的设计,以便安装当前可用的零件,而将其他零件保留为空。

  电源电路的大电压和电流尖峰会在控制电路中产生破坏性干扰,通常是低电压和电流。对于每个电源阶段,应将电源接地和控制接地分开。如果将它们在PCB中绑在一起,请在靠近电源路径末端的位置(尤其是在PCB接地附近)进行连接。

  对于电源电路,应将数字地和模拟地分开。原因相同:数字电路的电压和电流尖峰会在模拟电路中产生干扰(噪声),从而影响其性能。如果将它们在PCB中绑在一起,请在靠近电源路径末端的位置(尤其是在PCB接地附近)进行连接。尽管对此问题还有其他观点,但这是最被接受的。

  如果您开始焊接大型组件,则它们将阻止焊接下一个组件。您应该从小部件(例如表面贴装设备(SMD))开始,到大部件(例如通孔电容器或接线、注意冷焊点

  冷焊点是指在进行焊点连接时,热焊锡流到冷焊点上,并产生灰色斑点的焊锡,该焊锡没有很好地粘附在焊点上。当没有施加足够的热量使焊料正常熔化或被焊接的表面不够清洁时,也会发生这种情况。有时可以用裸眼看到(如果尝试移动引脚,会裂开焊点),而其他时候看起来像做得好的焊锡。这些焊点的影响可能是静电噪声,间断的切口等。为了解决这个问题,您可以重新熔炼现有焊料或将其吸出,清洁斑点并再次焊接。为避免冷焊点,首先用烙铁头加热焊点,然后用焊锡接触焊点。热的接头将熔化焊料,并且它将流动并适当地吞没接头。

  普通万用表具有连续性测试模式,当两个探头之间的电阻较小时会发出蜂鸣声。这通常用于测试连续性,因为您无需在查看放置探头的位置和万用表上的值之间跳转。但是,尽管这表明焊接不良,但仍会有几欧姆的蜂鸣声。假设低电阻线路和少量焊点,电阻应低于1欧姆。使用电阻测量模式以确保两点之间的电阻尽可能小,这也意味着良好的焊点。


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