我們通常使用一種名為“原理圖”的圖表來學(xué)習(xí)、分析和設(shè)計(jì)電氣或電子電路。原理圖由元件符號和連接線組成,其中符號代表從基本無源元件(如電阻器或電容器)到復(fù)雜集成電路(如微控制器)等一切元素,而連接線則代表允許電流在電路的不同部分之間自由流動的導(dǎo)電路徑。
所有原理圖都有一個共同點(diǎn),那就是它們根本無法驅(qū)動電機(jī)、閃爍LED、過濾噪聲或執(zhí)行我們對電氣系統(tǒng)期望的任何其他有用且有趣的功能。畢竟,原理圖只是一張圖紙。為了真正用電路實(shí)現(xiàn)某些功能,我們需要將其原理圖轉(zhuǎn)換為物理元件和物理連接。簡單的原理圖通??梢栽诿姘迳蠈?shí)現(xiàn),但絕大多數(shù)電路設(shè)計(jì)在進(jìn)入物理領(lǐng)域時,都是以印刷電路板(簡稱PCB)的形式出現(xiàn)的。
PCB的結(jié)構(gòu)
最基本的印刷電路板是一塊平坦、堅(jiān)硬的絕緣材料,其一側(cè)附著有細(xì)薄的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。這些導(dǎo)電結(jié)構(gòu)形成了幾何圖案,包括矩形、圓形和正方形等。長而薄的矩形作為互連(即導(dǎo)線的等效物),而各種形狀則作為元件的連接點(diǎn)。
有的印刷電路板只有一層導(dǎo)電層。單層PCB非常受限;電路實(shí)現(xiàn)無法有效利用可用面積,且設(shè)計(jì)師可能難以創(chuàng)建必要的互連。
增加導(dǎo)電層可以使PCB更加緊湊且設(shè)計(jì)更加容易。雙層板比單層板有了很大改進(jìn),而大多數(shù)應(yīng)用都受益于至少有四層的電路板。四層板由頂層、底層和兩個內(nèi)部層組成。(“頂層”和“底層”可能看起來不像是典型的科學(xué)術(shù)語,但它們確實(shí)是PCB設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域的正式名稱。)
電路板堆疊
堆疊是多層PCB中導(dǎo)電層和絕緣層的排列。以四層板的堆疊結(jié)構(gòu)為例。
導(dǎo)電材料通常選擇銅。預(yù)浸料是一種預(yù)先浸漬(因此得名)有樹脂的絕緣材料,而芯板(也是絕緣的)的組成與預(yù)浸料相似。
建議盡可能使用四層結(jié)構(gòu)。四層板允許你將一層內(nèi)部層用于參考電位(即接地),另一層內(nèi)部層用于電源電壓。頂層,以及必要時的底層,將是元件層。這種安排有助于PCB設(shè)計(jì),也有助于你實(shí)現(xiàn)更好的電路性能。
了解PCB特性和術(shù)語