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布线

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  布线
  布线意思是元器件间导线连接的布置,先布好线,将导线穿过有电气连接的引脚所在的孔,这样可以在焊接元件的同时,实现元件间的连接。
  目录
  1简介
  2布线原则
  故障诊断
  布线不规范现象
  1简介
  解释
  即元器件间导线连接的布置。
  布线技巧
  在制作单片机的实验板时,焊位数码管时1引脚,要分别用导线引出来,接到I/O口,管脚间距很小,对于初学者真是一大挑战。
  第一次焊的时候,先把4位数码管焊在了板上,再分别在12根引脚上焊导线,这时就很麻烦了,不光在引脚上焊导线麻烦,而且走线时,也很麻烦,因为数码管的a~h并不是顺序排列的。走线就很容易交叉。后来想了一下,可以先布线,再焊元件,这样就很简单,很迅速了,
  具体操作
  先布好线,将导线穿过有电气连接的引脚所在的孔,这样可以在焊接元件的同时,实现元件间的连接。对于引脚比较多,引脚间距小,比较密集的电子元件,如数码管等,这时一定要先将线布好后再焊元件,否则在元件密集的引脚上焊接导线很麻烦的。这类元件一定先在万用板(面包板)上把导线先穿过引脚所在的孔,在其他地方用点焊锡把导线固定在板上。这里可以选比较细的铜丝做导线,直接找一根由细铜丝绕成的电线,剥去绝缘皮就是现成的细铜丝导线。将电子元件插入,在引脚上焊锡,即可。
  2布线原则
  1、电源、地线的处理
  即使在整个PCB板中的布线完成得都很好,但由于电源、 地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,有时甚至影响到产品的成功率。所以对电、 地线的布线要认真对待,把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度,以保证产品的质量。 对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因, 现只对降低式抑制噪音作以表述: 众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。 尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,通常信号线宽为:0.2~0.3mm,最经细宽度可达0.05~0.07mm,电源线为1.2~2.5 mm 对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用) 用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板,电源,地线各占用一层。
  2、数字电路与模拟电路的共地处理
  现在有许多PCB不再是单一功能电路(数字或模拟电路),而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在
  布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题,特别是地线上的噪音干扰。 数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强,对信号线来说,高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件,对地线来说,整人PCB对外界只有一个结点,所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题,而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连,只是在PCB与外界连接的接口处(如插头等)。数字地与模拟地有一点短接,请注意,只有一个连接点。也有在PCB上不共地的,这由系统设计来决定。
  3、信号线布在电(地)层上
  在多层印制板布线时,由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多,再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量,成本也相应增加了,为解决这个矛盾,可以考虑在电(地)层上进行布线。首先应考虑用电源层,其次才是地层。因为最好是保留地层的完整性。
  4、大面积导体中连接腿的处理
  在大面积的接地(电)中,常用元器件的腿与其连接,对连接腿的处理需要进行综合的考虑,就电气性能而言,元件腿的焊盘与铜面满接为好,但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如:①焊接需要大功率加热器。②容易造成虚焊点。所以兼顾电气性能与工艺需要,做成十字花焊盘,称之为热隔离(heat shield)俗称热焊盘(Thermal),这样,可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少。多层板的接电(地)层腿的处理相同。
  5、布线中网络系统的作用
  在许多CAD系统中,布线是依据网络系统决定的。网格过密,通路虽然有所增加,但步进太小,图场的数据量过大,这必然对设备的存贮空间有更高的要求,同时也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响。而有些通路是无效的,如被元件腿的焊盘占用的或被安装孔、定们孔所占用的等。网格过疏,通路太少对布通率的影响极大。所以要有一个疏密合理的网格系统来支持布线的进行。 标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸(2.54mm),所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍数,如:0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。
  6、设计规则检查(DRC)
  布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求,一般检查有如下几个方面: 线与线,线与元件焊盘,线与贯通孔,元件焊盘与贯通孔,贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要求。 电源线和地线的宽度是否合适,电源与地线之间是否紧耦合(低的波阻抗)?在PCB中是否还有能让地线加宽的地方。 对于关键的信号线是否采取了最佳措施,如长度最短,加保护线,输入线及输出线被明显地分开。 模拟电路和数字电路部分,是否有各自独立的地线。 后加在PCB中的图形(如图标、注标)是否会造成信号短路。 对一些不理想的线形进行修改。 在PCB上是否加有工艺线?阻焊是否符合生产工艺的要求,阻焊尺寸是否合适,字符标志是否压在器件焊盘上,以免影响电装质量。 多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小,如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。概述 本文档的目的在于说明使用PADS的印制板设计软件PowerPCB进行印制板设计的流程和一些注意事项,为一个工作组的设计人员提供设计规范,方便设计人员之间进行交流和相互检查。
  故障诊断
  一、布线故障诊断技术
  1.高精度时域反射技术
  2.高精度时域串扰分析技术
  3.补偿技术
  4.光时域反射技术
  二、布线故障诊断
  1.线圈故障诊断
  线图故障主要有短路、反接、错对、串绕等几种类型。一般的测试设备就可以很容易发现前两种故障,如用Fluke公司DSP—4300,测试技术也非常简单。
  2.长度故障诊断
  电缆超长(超过了链路规定的极限长度值)后,链路有很大的阻抗变化,会引起较大的信号衰减,可用HDTDR技术进行定位。
  3.串绕故障诊断
  串绕故障是很难发现的。出现串绕错误的主要原因是在制作连接模块或接头时没有遵照ANSI/TIA/EIA 568-B规定,虽然在物理上实现了1-1、2-2、…、8-8的连接,但是没有保证1-2、3-*-5、7-8线对的双绞;或者是在连接模块或接头时线对散绞过长。利用测试仪的HDTDX技术可以发现这类错误,它可以准确的报告串绕电缆的起点和终点,即使串绕存在于链路中的某一部分。
  4.回波损耗故障诊断
  回波损耗故障主要是由于链路阻抗不匹配造成。不匹配主要发生在连接器的地方,但也可能发生于电缆中特性阻抗发生变化的地方。尤其是在千兆以太网中,双绞线中的四对线需要同时双向传输(全双工),因此被反射的信号会被误认为是收到的信号而产生混乱引起故障。利用HDTDR技术可以对回波损耗故障进行精确定位。如对某一回波损耗不合格的链路。
  5.光缆链路故障诊断
  影响光缆链路的因素包括铺设光缆,光缆双端连接器的端接,双端跳线和网络设备的连接。而端接对链路损耗影响最大,而且会对多模光缆产生模式干扰。
  在布线工程中减少光缆故障的有效方法是:①记住光缆的强度系数,不可大力拖拽光缆,不可过度弯曲光缆;②按照厂商的要求在安装过程中清洁连接器;③按照标准,使用OLTS和OTDR测试安装的光缆;④测试光缆链路时,使用清洁的跳线并始终保持其清洁;⑤所有连接器都要安装防尘罩套。
  三、布线故障排除
  1.线路破损故障的排除
  2.网络布线开路故障的排除
  3.回波损耗超标故障的排除
  4.阻抗不连续故障的排除
  5.链路超长故障的排除
  6.因光纤链路导致整个网络速度变慢故障的排除
  7.刍菊链效应排除
  四、网络健康维护技术
  1.何谓网络健康维护
  所谓使命关键型网络是指网络业主完全信赖于网络的应用,一旦网络因故障或性能不良造成网络停运和效率降低而会导致业主公司巨大损失。诸如空中交通管制网络、金融证券交换网络、国防及军事指挥网络以及医院医疗网络等是典型的使命关键型网络。
  尽量减少网络故障发生的频率和故障造成的影响。具体地,包括以下几项措施:
  ①管理层要参与网络的决策;
  ②做好故障出现时应急准备和计划;
  ③对可能出现的问题落实防范措施;
  ④全面监控网络,尽量做到网络故障的早期发现;
  ⑤快速隔离故障和排除故障;
  ⑥采用先进的网络监测设备及培训管理人员,以提高网络管理和维护的质量。
  其中,“全面监控网络”和“快速隔离故障和排除故障”是“网络健康维护战略”的实质,而“采用先进的网络监测设备和良好素质的网络管理人员”则是实现“网络健康维护战略”的手段和方法。最终目标是实现网络运行零故障。
  2.网络健康维护的实施
  网络健康维护的实施主要是使用先进的网络测试设备,定期对网络系统进行测试和监控,并及时报告网络运行的情况,然后,根据报告的结果来快速排除网络故障。
  网络健康维护要求所采用的测试仪器具有识别无帧起始标识符(SFD)坏帧的能力、“短帧”监测能力,以及相关的网络性能自动测试能力。
  布线不规范现象
  1、过度的线缆弯曲半径
  在布线施工中,由于过线槽的空间有限,这样的弯曲半径是很容易发生的,对双绞线的折弯度是有严格要求的。线缆的弯曲半径不得超过线缆本身线径的8倍的弯曲半径。显然,图中的施工是不规范的。由此造成的后果是线缆性能下降,随着时间的推移,长时间的过度弯曲,会破坏线缆的电气性能。 对于保护线缆的外护套层来说,虽然外观在短期内体现不出来,但由于气候、温度等客观现象变化,会使外护套的寿命大大缩短,而影响线缆的使用年限等。
  2、强弱电线缆一起敷设
  笔者在很多的数据机房或布线的场合见到过,这样的线缆敷设是否符合相关的标准呢,相信很多有经验的布线工程师会提出疑问。在国标GB/T50311-2000标准中,有详细的规定描述。
  通讯线缆不同于电力电缆,当电力电缆产生电磁波会影响通信线缆的通讯性能,导致数据混乱等现象。从而不能正常的通讯。
  3、机柜下留下太多的线缆备用冗余
  在布线管理间,打完线后的机柜非常整洁,线缆也横平竖直,但打开机柜下的地板,看见有太多的线缆没有剪断,全部预留在下边,太多的线缆备用冗余堆在一起,不仅仅影响了布线的美观,受到温度的影响,线缆通信性能亦会大大的下降。避免这种施工现象的发生最有效的方法是 :
  ① 在机房设计初期,勘察现场确定机柜位置,确保机柜在以后使用中不改动,做好规划。
  ② 施工时,在敷设线缆不要留太长的线缆,满足实际需求即可。
  ③ 设备安装时,把多余的线缆剪掉,不必预留太长的冗余。
  4、成束的线缆过紧的扎在一起
  规范整洁的线缆敷设增加整个机房及水平区美观,使整个系统看上去漂亮,但通信线缆线芯一般比较细,多股线缆一起敷设时,如果过紧的扎在一起,容易产生串扰,这对线缆本身来说,是得不偿失的。另外,长时间过紧扎线,极容易造成线缆外护套的破裂。


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