上次我们完成了51单片机原理图的绘制,之后我们要将原理图转为PCB

PCB布局要求:

1.必须根据元器件的电气特性和使用特点来布局,比如:对于各种接口、按键和排针,需要放在板子边缘,方便插接,对于屏幕和主控芯片等,一般放在板子中央,对于电源电路,一般放在板子的电源输入旁边并且要注意电流路径和滤波电容位置,对于晶振需要靠近单片机晶振引脚摆放

2.不要把元器件看成二维物体,而是应该看成三维的物体,有时空有干涉的情况也需要考虑

3.元件的布局应该采用模块化,也就是同一个模块电路的元件应该放在同一个区域,按照就近原则来布局。

接下来转到嘉立创EDA,将之前的原理图转为PCB:

首先先放置板框,选取矩形来放置,注意放置时要有一个端点在原点位置,高度设为70mm,宽度设为40mm,注意不要超过100mm*100mm,这样就不能白嫖嘉立创每月的免费打印了。然后我们需要对这个板框添加圆角,为了避免我们在焊接的时候划伤我们的手,右键—添加—添加圆角,半径选择3mm。接下来我们要为PCB板添加4个定位孔,外直径4mm,内直径3mm,放置好后框选可锁定,就不会不小心移走了。切换回顶层,接下来就可以在这个板子上进行布局了。

首先利用布局传递的功能将所有模块快速地进行模块化布局

然后我们需要将这些模块电路放置到PCB板上,首先放电源电路部分,TYPEC引脚必须要放置在PCB板的周围,开关也最好放置在PCB板的边缘。我们可以先把GND网络屏蔽掉,因为GND网络我们最后是用铺铜来解决的,一般不需要考虑它的飞线问题。

要注意滤波电容是按照一个先大后小的顺序来放置的,也就是说电源要经过大的滤波电容再经过小的滤波电容

经过几十分钟的努力,布局的部分完成了,接下来就要开始布线的工作了

PCB布线要求:

1.顶层优先原则:尽量在顶层布线

2.电源线原则上要加粗:因为电源线是要给电路板各个模块供电的,电源线加粗有利于电流在主干道上流通;在日常PCB设计中,在25°C时,对于铜厚为10z(盎司)的导线,10mil线宽能够承载0.65A电流,40mil线宽能够承载2.3A电流。

3.同一层内走线大于90°:同一层走线禁止90°或者走锐角,从原理上讲,锐角直角走线会造成走线阻抗不连续,对于信号的传输有影响,推荐走线135°

4.注意电流路径和电容的摆放位置:电源要先经过电容滤波再给后级,去耦电容要贴近芯片引脚放置,并就近接地

5.高频信号线尽可能短,并且做好与其他信号的屏蔽隔离。为了降低之间的串扰,尽量避免相邻层平行走线,走线应该遵循3w原则,就是说两条线之间的间距要大于3倍的线宽,相邻层信号线应该采用正交方向,差分线布线尽量等距等长。

6.PCB布线尽量远离安装孔与电路板边缘:在PCB钻孔加工中,很容易会切掉一部分导线,为了电路板功能健全,应尽量远离这些位置

7.需要添加泪滴

PCB布线顺序:

关键元件优先,关键信号线优先,密度优先

(1)密度优先原则:从单板上连线最密集的区域开始布线

(2)优先关键元器件:如DDR、射频等核心部分应优先布线,类似信号传输线应该提供专层、电源、地回路。其他次要信号要顾全整体,不可以和关键信号相抵触

(3)关键信号优先:电源、模拟小信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先布线

对于这块板子而言,我们优先考虑对信号线进行布线,然后再对电源进行布线,最后再对地线进行铺铜的操作

晶振的信号线最好要两个等长

确保GND都能用飞线去连接上,我们需要在GND的焊盘旁边放置一个过孔,过孔一来方便我们GND网络去进行连接,二来它可以连接到底下的底层地平面提供一个比较好的回流路径

操作了几个小时可算是布完线了,感觉还是比较有意思的,比较麻烦的就是晶振电路那里又需要差分对布线,又需要打地孔和禁止区域,防止高频信号被干扰,其他的就是一些换层的技巧,还有电源线要加粗也是要注意的点。最后就是多布一些地孔,然后铺铜就可以了。

铺铜后

3D模型