pcb学习教程

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视频内容包含：Altium Designer16 绘制STM32开发板PCB全流程实战课程
Cadence Allegro 16.6 PCB设计软件操作100讲速成实战




目录


1.铜皮操作分类


2.铺铜技巧


2.1 过孔处理


2.2 设置灌铜安全间距（Clearance）


2.3 设置空心灌铜


2.4 调整灌铜形状


2.5 生成圆形的挖铜区域或者实心灌铜区域


2.6 设置三角形拖锡焊盘


2.7 切割铜皮


3.应用举例——在一块PCB上使用多个安全间距不同的铜皮


3.1 要求


3.2 面临的困难及解决方法


3.3 具体实现方法


3.3.1 接地铜皮空心化
3.3.2 在高速区域给每个焊盘添加挖铜区域
3.3.3 高速信号区域铺接地铜皮
3.3.4 在高速铺铜区域上方添加挖铜区域
3.3.5 让整块板子的接地铜皮重新铺铜
3.3.6 补充说明
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通过一个简单2层板的原理分析，PCB布局布线及生产资料输出的全程实战教学,旨在让Altium Designer初学者掌握PCB画板的较基本操作技巧及设计思路。主要包含的模块有：MCU、数码管显示、SPI存储、I2C存储、CAN总线电路、485电路、232电路、ISP接口、TFT接口、蜂鸣器、LED电路、JTAG接口、复位电路等、电源供电、NRF24L01等。


学习目标
1、掌握Altium Designer16基本功能操作
2、了解设计原理图及分析
3、了解2层板PCB设计的基本思路及流程化设计
4、掌握交互式布局及模块化布局
5、掌握PCB快速布线思路及技巧
6、了解生产资料的输出与整理
7、掌握PCB设计中常见问题的解决办法
深圳市凡亿技术开发有限公司(Abbr.FANYI凡亿)成立于2013年，以美国硅谷技术为基础，致力于高性价比的PCB产品服务：从PCB设计，PCB设计培训，实战视频等增值服务各方面提供较全面，较专业的解决方案。

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PCB（PrintedCircuitBoard），中文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。


电子爱好者的PCB制作方法主要有热转印法，感光湿膜法，感光干膜法。我个人认为感光感光湿膜法比较好用····感光干膜总是很怨念的有气泡


感光法制作PCB的是抗蚀刻感光蓝漆在覆铜板表面对需要保留的部分进行保护。抗蚀刻感光蓝漆主要成分为负光阻剂，负光阻剂没有经过照射的部分就会分解），用打印机在硫酸纸或菲林胶片上打印出遮光罩，遮光罩只是一个**中PCB层的模板。在PCB板上的光阻剂经过UV光曝光之前，覆盖在上面的遮光罩可以防止部份区域的光阻剂不被曝光（假设用的是正光阻剂）。这些被光阻剂盖住的地方，将会变成布线。



所需原料：
覆铜板（这个不用说·····必须的）
抗蚀刻感光蓝漆
UV直接固化阻焊蓝漆

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旁路电容和抗信号混叠滤波器的使用


有关旁路电容的一个原则是：在电路中始终包含旁路电容。如果设计电路时，没有加旁路电容，电源噪声很可能使电路的精度达不到12位。


旁路电容


可在电路板上的如下两个位置放置旁路电容：一个电容(10mF至100mF)放置在电源侧，另一个电容放置在每个有源器件(包括数字和模拟器件)旁边。加在器件上旁路电容的值取决于使用的器件。如果器件的带宽小于或等于1MHz，那么采用1mF的电容可以显着降低引入的噪声。如果器件的带宽大于10MHz，0.1mF的电容可能比较合适。如果带宽在这两个频率之间，可同时使用这两种容值的电容，或使用其一。


电路板上的每个有源器件都需要一个旁路电容。旁路电容必须尽可能靠近器件的电源引脚放置，如图5所示。如果一个器件使用了两个旁路电容，容值小的电容要较靠近器件引脚。而且，旁路电容的引脚要尽量短。


抗信号混叠滤波器


请注意，图1所示的电路中没有抗信号混叠滤波器。正如数据所显示，这一疏忽在电路中引起了噪声问题。此电路板中，当在仪表放大器的输出和A/D转换器的输入之间接入一个四阶、10Hz抗信号混叠滤波器时，转换响应的性能大为提高，如图8所示。


模拟滤波可在模拟信号到达A/D转换器之前，消除叠加在模拟信号上的噪声，尤其是无关的噪声尖峰。A/D转换器将对出现在其输入端的信号进行转换，这种信号可能包括传感器电压信号或噪声，抗信号混叠滤波器消除了转换过程中的高频噪声。
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所谓覆铜，就是将PCB上闲置的空间作为基准面，然后用固体铜填充，这些铜区又称为灌铜。覆铜的意义在于，减小地线阻抗，提高抗干扰能力；降低压降，提高电源效率；与地线相连，还可以减小环路面积。也出于让PCB 焊接时尽可能不变形的目的。


先看一个实测的案例，在一块多层PCB上，工程师把PCB的周围敷上了一圈铜，如图所示。在这个敷铜的处理上，工程师仅在铜皮的开始部分放置了几个过孔，把这个铜皮连接到了地层上，其他地方没有打过孔。


这里写图片描述
频率22.894Mhz PCB不良接地的敷铜产生的电磁场


在高频情况下，印刷电路板上的布线的分布电容会起作用，当长度大于噪声频率相应波长的1/20时，就会产生天线效应，噪声就会通过布线向外发射。


从上面这个实际测量的结果来看，PCB上存在一个22.894MHz的干扰源，而敷设的铜皮对这个信号很敏感，作为“接收天线”接收到了这个信号，同时，该铜皮又作为“发射天线”向外部发射很强的电磁干扰信号。


我们知道，频率与波长的关系为f= C/λ。
式中f为频率，单位为Hz，λ为波长，单位为m，C为光速，等于3×10^8米/秒


对于22.894MHz的信号，其波长λ为：3×10^8/22.894M=13米。λ/20为65cm。
本PCB的敷铜太长，**过了65cm，从而导致产生天线效应。


目前，我们的PCB中，普遍采用了上升沿小于1ns的芯片。假设芯片的上升沿为1ns，其产生的电磁干扰的频率会高达fknee = 0.5/Tr =500MHz。对于500MHz的信号，其波长为60cm，λ/20=3cm。也就是说，PCB上3cm长的布线，就可能形成“天线”。所以，在高频电路中，千万不要认为，把地线的某个地方接了地，这就是“地线”。一定要以小于λ/20的间距，在布线上打过孔，与多层板的地平面“良好接地”。


对于一般的数字电路，按1cm至2cm的间距，对元件面或者焊接面的“地填充”打过孔，实现与地平面的良好接地，才能保证“地填充”不会产生“弊”的影响。


由此，我们进行如下延伸：
1、多层板中间层的布线空旷区域，不要敷铜。因为你很难做到让这个敷铜“良好接地”。
2、一块PCB，不管有多少种电源，建议采用电源分割技术，并且只使用一个电源层。因为电源与地一样，也是“参考平面”，电源与地的“良好接地”是通过大量的滤波电容实现的，没有滤波电容的地方，就没有“接地”。
3、设备内部的金属，例如金属散热器、金属加固条等，一定要实现“良好接地”。
4、三端稳压器的散热金属块，一定要良好接地。
5、晶振附近的接地隔离带，一定要良好接地。


结论：PCB上的敷铜，如果接地问题处理好了，肯定是“利大于弊”，它能减少信号线的回流面积，减小信号对外的电磁干扰。