硬件工程师培训_电路板基础_fengxh

硬件工程师培训硬件工程师的职责原理图设计PCB板设计安装调试电路板－连通寄存器调试－对芯片的理解性能调试－去干扰、通过一些强制性指标技术支持－AE&FAE(FieldApplicationEngineer)。。。。。。电路板上的常见元器件1电阻作用：分流、限流、分压、偏置等参数标注方法：数标法，如：472表示47×102Ω（即4.7K）色标法，黑棕红橙黄绿兰紫灰白、金、银，四色环、五色环，最后一个色环都表示精度直标法，一些大功率水泥电阻，如：5W0.22Ω同一功率值的电阻，价钱基本相同，SMD比DIP便宜，但焊接工艺需要SMD回流焊，成本高。电路板上的常见元器件2电容电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容量有关电容的种类有电解电容、瓷片电容、独石电容、钽电容、CBB（聚丙烯）电容、涤纶电容等。。。。。。钽电解电容在正负极电压接反时，容易爆炸，慎用。FGJKLM允许误差±1%±2%±5%±10%±15%±20%如：一涤纶电容为104J表示容量为0.1uF：10X104pF,误差为±5%对小容量电容，价钱与容量有关，0.1uF比0.01uF贵对大容量电容，价格还与耐压值有关电路板上的常见元器件3电感电感的特性是通直流阻交流，频率越高，线圈阻抗越大。电感在电路中可与电容组成振荡电路。线绕电感、层叠电感层叠电感的直流电阻较大，在大电流的通路要慎用。电路板上的常见元器件4二极管单向导电性常用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制。按功能分：整流二极管、隔离二极管、肖特基二极管、发光二极管、稳压二极管发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负用指针式万用表测量二极管的导通电阻？注意：二极管的封装在PCB与SCH的对应肖特基二极管（高频低阻、低导通电压）、变容二极管（本振）？？电路板上的常见元器件5共射共集（射随）共基Ri(输入电阻)中（几百欧～几千欧）大（几十千欧以上）小（几欧～几十欧）Ro(输出电阻)中（几千欧～几十千欧）小（几欧～几十欧）大（几十千欧～几百千欧）Av(电压放大倍数)大约等于1大Ai(电流放大倍数)大（几十）大（几十）约等于1Ap(功率放大倍数)30～40dB约10dB15～20dB频率特性高频差好好应用多级放大器中间级，低频放大输入级、输出级或作阻抗匹配用高频或宽频带电路及恒流源电路三极管电路板上的常见元器件6场效应管高输入阻抗、低噪声，做电子设备的输入级与晶体三极管相比：电压控制元件、单极型器件、有些场效应管的源极和漏极可以互换使用、便于集成、无法应用于高耐压场合注意三极管、场效应管的封装！！！PCB加工流程1PCB--PrintedCircuieBoard挠性线路板、刚性线路板敷铜板材：纸基（单面板）、玻璃布基（双面及多面板），预浸酚醛或环氧树脂，表层一面或两面粘上覆铜簿再层压固化单面板的加工流程：下料→刷洗、干燥→网印负性线路图形→检验、修板→电镀线路图形抗蚀刻材料（镍/金）→固化、检查→蚀刻铜→去抗蚀印料、干燥→冲压各种孔→刷洗、干燥→网印阻焊（常用绿油）→网印字符标记图形→电气开、短路测试→刷洗、干燥→预涂助焊防氧化剂（干燥）→检验包装→成品出厂PCB加工流程2双面板加工流程下料→钻基准孔→数控钻导通孔→检验、去毛刺、刷洗→化学镀（导通孔金属化）→检验刷洗→网印负性线路图形→检验、修板→电镀线路图形抗蚀刻材料（镍/金）→去印料→蚀刻铜→清洁刷洗→网印阻焊图形（常用绿油）→清洗、干燥→网印标记字符图形→外形加工→清洗、干燥→电气通断检测→预涂助焊剂、防氧化剂→检验包装→成品出厂PCB加工流程3多层板实际上就是2个单面板加n个双面板的结合，层数2n+2多层板的加工流程：内层双面敷铜板下料→刷洗→钻定位孔→贴抗蚀膜或涂抗蚀剂→蚀刻、清洗→内层去氧化→内层检查（同时外层单面覆铜板线路制作：板材粘结片检查、钻定位孔）→层压→数控钻其它导通孔→孔检查→去毛刺、导通孔化学镀铜→电镀线路图形抗蚀刻材料→蚀刻、清洗→检查→网印阻焊（绿油）→印制字符图形→预涂助焊剂、防氧化剂→数控铣外形→成品检查→包装出厂电路板上的元素1走线（track）不理想的导线，有电阻、电感和电容大电流低频信号：着重考虑其电阻产生的压降频率高于40MHz的信号：考虑其传输线效应边缘陡峭的信号，我们必须考虑电容效应对边缘的影响电路板上的元素2过孔（via）过孔对高频信号或者边缘陡峭的信号影响很大盲孔、半盲孔过孔大小对PCB加工成本的影响孔的直径1/6板厚，影响孔壁镀锡，对我们1.8mm厚的板子，最大过孔直径0.3mm，即12mil过孔越小，寄生电容也越小，适合高速电路过孔的寄生电感，在高速电路中比较明显，滤波电容在连接电源层和地层的时候需要通过两个过孔，这时过孔的寄生电感就会成倍增加信号换层的过孔附近要放置一些接地过孔，以便为信号提供最近的回路。在纯数字板和RF板上，可以在PCB板上大量放置一些多余的接地过孔电路板上的元素3焊盘(pad)SMD焊盘穿孔焊盘椭圆形焊盘其它不规则焊盘加强径热焊盘电路板上的元素4层(layer)没有电气属性的层:如丝印层、尺寸标注层有电气属性的层:布线层、电源层和地层内电层的正片和负片Pads中的内电层：CAMPlane和Split/Mixedlayer25包含了地电信息Protel中的内电层：Plane和Middlelayer电路板上的元素5填充区(fill、polygon、floodcopper)Fill：将所选区域全部铺铜，无论其网表是否一致polygon：Protel中的灌铜floodcopper：Pads中的灌铜灌铜其实是由多条track组成，有线宽和线间距，合理选择可以形成网状灌铜，但要注意PCB加工厂家能生产的最小间距插装焊盘十字形连接、过孔的全覆盖电路板上的元素6安装孔非金属化花焊盘接插件的塑料插孔定位孔贴片工艺定位PCB板加工定位电路板上的元素7工艺边波峰焊链条通路挡锡条夹边3－5mm电路板设计流程1元器件库的建立利用向导封装的参考点：导入的新器件在PCB上看不到焊盘所在的层：做表贴器件利用已有的PCB生成库文件注意二极管、三极管等元器件的封装电路板设计流程2原理图输入设计栅格的用处器件标号排列原则：功能模块编号原理图设计中的可选项有序分页电路板设计流程3网表生成和导入网表导入时的错误提示保持原理图和PCB图随时一致电路板设计流程4布局机械结构散热电磁干扰将来布线的方便性先，与机械尺寸有关的器件再，大的占位置的器件和电路的核心元件最后，外围的小元件布局和布线交叉进行具体注意事项见后节电路板设计流程5布线多层板最好是偶数层布线规则的应用针对某一类（个）元器件的规则补泪滴具体注意事项见后节电路板设计流程6设计规则检查连通性、线宽、线间距电源线宽度、地平面完整性高频板的信号完整性（SI）关键信号的保护、差分线对的一致性数模部分的分割与互通性工艺边、定位孔、字符位置、大小内电层的外框边缘板子尺寸2－3mm如果可能，内地层外框－内电源层外框15h,其中h为电路板厚度电路板设计流程7光绘(gerber)文件的生成材料清单的生成电路板设计说明文档Protel99se原理图中所用的元器件必须在PCB库中存在它的封装可重叠元器件：ComponentClearancerule补泪滴(droptears)：在灌铜之前进行Pads-powerPcbECO模式慎用！最小可见线宽的设置ActiveLayerComestoFront设置测试点的添加方法：endviamode、viatype地过孔的添加方法：selectnet，右键跳线（光线）的使用布局的注意事项1从三维角度考虑器件的安放位置较重元器件应尽量分散放置以防止浸焊时板子变形，必要时加螺丝支撑电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局，顺时针增加，逆时针减小风机向内吹时散热效果好，但板子很会脏，所以向外抽风的居多发热器件与电解电容、晶振、锗管等热敏元件的距离竖放的板子应把发热元件放置在板的最上面布局的注意事项2双面放器件时底层不得放发热元件输入端和输出端不能放在板子的同一侧模拟部分、数字部分、大功率部分元器件要分区放置，注意匹配电阻、耦合电容、滤波电容的位置跳线不要放在IC下面或马达、电位器以及其它大体积金属外壳的元件下面金属外壳的元件，插件时外壳与印制板接触的，顶层的焊盘不可开，一定要用绿油或丝印油盖住（例如两脚的晶振）布局时，DIP封装的IC摆放的方向必须与过锡炉的方向垂直，不可平行布局的注意事项3大面积PCB(超过500cm2以上),为防止过锡炉时PCB板弯曲,应在PCB板中间留一条5-10mm宽的空隙不放元器件(可以走线)，以用来在过锡炉时夹上防止PCB板弯曲的压条在贴片元件的PCB板上，为了提高贴片元件的贴装准确性，PCB板上必须设有定位标记（MARKS），且每贴装面最少要两个标记，分别设于PCB的一组对角上布局的注意事项4尽可能把干扰源（如电机，继电器）与敏感元件（如单片机、VCO等）远离大功率器件尽可能放在电路板边缘A/D转换器跨分区放置，看器件说明书对于那些可能要经常拆换的元器件应该考虑其拆卸方便板子边缘的元器件的最小距离（工艺边）3－5mm引线存在抽头电感，要避免使用有引线的组件，高频环境下，最好使用表贴器件布线的注意事项1线宽、线间距，板子边缘走线的线宽和线间距大电流焊盘的处理：加强径、线宽高电压信号线的处理：开槽、加大线间距避免90度拐线走线能短的不要长，过孔能少的不要多大面积灌铜区域(500mm2)应该局部开窗口，防止过波峰焊时断裂电阻、二极管等插装件的脚间距：7.5mm，10mm，12.5mm……25mm布线的注意事项2穿孔焊盘的尺寸：焊盘孔直径器件脚直径的1.5倍，焊盘外径焊盘孔直径的1.5倍，椭圆形焊盘长短直径比3:2补泪滴，走线宽度缓变，如从焊盘引出10mil15mil20mil25mil插装焊盘与大面积灌铜的连接：花状连接；贴装焊盘与大面积灌铜的连接：覆盖。Powerpcb中的设置：注意设定各种形状的焊盘。同一块板子上的过孔类型不要太多，钻孔的孔径类型也要尽量少，节省加工成本布线的注意事项3线宽：地线＞电源线＞信号线在多层印制板布线时，如果非要在内层走线，最好是保留地层的完整性，把线走在电源层为大功率器件（如功放）的电源单独走一条尽可能宽的地回线，以将传输压降减到最低，不要与其它地线直接相连截面1平方毫米的导线，架空线环境中可通过10A的电流，变压器绕线中只能通过3A的电流，在电路板上可通过8A的电流；如果考虑电路板上铜皮厚度0.1毫米，则1毫米线宽可承载最大电流为800mA。此外，对于高频信号为了减小其阻尼，我们通常加大线宽；对于小电流低频信号，其线宽与电路板生产厂家的生产能力有关，一般不要小于0.2mm布线的注意事项4电流变化剧烈的线（电机供电）应该与周围的信号线保持一定距离，(dv=Ldi/dt)以免电流变化时产生的电磁场对其他信号产生不可预料的影响去耦电容的位置要放在电源进IC管脚之前才能有效的滤除高频干扰，并且电容接地走线要短而粗总线的过孔尽量避免把内电层分成两段，交错放置，以保证地层的完整性布线的注意事项5高频信号线、时钟线等信号要注意额外保护，尽量不要加过孔，走线尽可能短，同时在信号线旁边要注意包地屏蔽，信号的下一层最好也是地，千万别以为把这些线走在地层会有很好的屏蔽作用。输入部分走线不能太长，输出部分可以适当加长，因为输出电阻小，不易感应噪声对VCO、RF信号等敏感信号的保护，走线要尽量短布线的注意事项6差分对走线：线对中间不允许出现其它信号的过孔，线对一定要同时走过孔，差分信号一般无法直接用示波器测量真实波形贴片密封装IC连续几个管脚同一网络，最好不要大面积直接相连，以免给生产检修带来不便贴装焊盘下面不要放置过孔批量生产的PCB过孔尺寸直接影响加工成本有些元器件的穿孔