布線

布線

元器件間導線連接的布置
布線意思是元器件間導線連接的布置,先布好線,将導線穿過有電氣連接的引腳所在的孔,這樣可以在焊接元件的同時,實現元件間的連接。[1]布線設計完成後,需認真檢查布線設計是否符合設計者所制定的規則,同時也需确認所制定的規則是否符合印制闆生産工藝的需求,一般檢查有如下幾個方面:線與線,線與元件焊盤,線與貫通孔,元件焊盤與貫通孔,貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理,是否滿足生産要求。布線時就需要考慮它們之間互相幹擾問題,特别是地線上的噪音幹擾。
    中文名:布線 外文名: 别名: 相關人員:網管人員

簡介

解釋

即元器件間導線連接的布置。

具體操作

先布好線,将導線穿過有電氣連接的引腳所在的孔,這樣可以在焊接元件的同時,實現元件間的連接。對于引腳比較多,引腳間距小,比較密集的電子元件,如數碼管等,這時一定要先将線布好後再焊元件,否則在元件密集的引腳上焊接導線很麻煩的。這類元件一定先在萬用闆(面包闆)上把導線先穿過引腳所在的孔,在其他地方用點焊錫把導線固定在闆上。這裡可以選比較細的銅絲做導線,直接找一根由細銅絲繞成的電線,剝去絕緣皮就是現成的細銅絲導線。将電子元件插入,在引腳上焊錫,即可。

布線原則

1、電源、地線的處理

即使在整個PCB闆中的布線完成得都很好,但由于電源、地線的考慮不周到而引起的幹擾,會使産品的性能下降,有時甚至影響到産品的成功率。所以對電、地線的布線要認真對待,把電、地線所産生的噪音幹擾降到最低限度,以保證産品的質量。

對每個從事電子産品設計的工程人員來說都明白地線與電源線之間噪音所産生的原因,現隻對降低式抑制噪音作以表述:衆所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。

盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬,它們的關系是:地線>電源線>信号線,通常信号線寬為:0.2~0.3mm,最經細寬度可達0.05~0.07mm,電源線為1.2~2.5mm對數字電路的PCB可用寬的地導線組成一個回路,即構成一個地網來使用(模拟電路的地不能這樣使用)用大面積銅層作地線用,在印制闆上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。或是做成多層闆,電源,地線各占用一層。

2、數字電路與模拟電路的共地處理

現在有許多PCB不再是單一功能電路(數字或模拟電路),而是由數字電路和模拟電路混合構成的。因此在布線時就需要考慮它們之間互相幹擾問題,特别是地線上的噪音幹擾。數字電路的頻率高,模拟電路的敏感度強,對信号線來說,高頻的信号線盡可能遠離敏感的模拟電路器件。

對地線來說,整人PCB對外界隻有一個結點,所以必須在PCB内部進行處理數、模共地的問題,而在闆内部數字地和模拟地實際上是分開的它們之間互不相連,隻是在PCB與外界連接的接口處(如插頭等)。數字地與模拟地有一點短接,請注意,隻有一個連接點。也有在PCB上不共地的,這由系統設計來決定。

3、信号線布在電(地)層上

在多層印制闆布線時,由于在信号線層沒有布完的線剩下已經不多,再多加層數就會造成浪費也會給生産增加一定的工作量,成本也相應增加了,為解決這個矛盾,可以考慮在電(地)層上進行布線。首先應考慮用電源層,其次才是地層。因為最好是保留地層的完整性。

4、大面積導體中連接腿的處理

在大面積的接地(電)中,常用元器件的腿與其連接,對連接腿的處理需要進行綜合的考慮,就電氣性能而言,元件腿的焊盤與銅面滿接為好,但對元件的焊接裝配就存在一些不良隐患如:①焊接需要大功率加熱器。②容易造成虛焊點。所以兼顧電氣性能與工藝需要,做成十字花焊盤,稱之為熱隔離,俗稱熱焊盤(Thermal),這樣,可使在焊接時因截面過分散熱而産生虛焊點的可能性大大減少。多層闆的接電(地)層腿的處理相同。

5、布線中網絡系統的作用

在許多CAD系統中,布線是依據網絡系統決定的。網格過密,通路雖然有所增加,但步進太小,圖場的數據量過大,這必然對設備的存貯空間有更高的要求,同時也對象計算機類電子産品的運算速度有極大的影響。而有些通路是無效的,如被元件腿的焊盤占用的或被安裝孔、定們孔所占用的等。網格過疏,通路太少對布通率的影響極大。所以要有一個疏密合理的網格系統來支持布線的進行。标準元器件兩腿之間的距離為0.1英寸(2.54mm),所以網格系統的基礎一般就定為0.1英寸(2.54mm)或小于0.1英寸的整倍數,如:0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。

6、設計規則檢查(DRC)

布線設計完成後,需認真檢查布線設計是否符合設計者所制定的規則,同時也需确認所制定的規則是否符合印制闆生産工藝的需求,一般檢查有如下幾個方面:線與線,線與元件焊盤,線與貫通孔,元件焊盤與貫通孔,貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理,是否滿足生産要求。電源線和地線的寬度是否合适,電源與地線之間是否緊耦合(低的波阻抗),在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。對于關鍵的信号線是否采取了最佳措施,如長度最短,加保護線,輸入線及輸出線被明顯地分開。模拟電路和數字電路部分,是否有各自獨立的地線。

後加在PCB中的圖形(如圖标、注标)是否會造成信号短路。對一些不理想的線形進行修改。在PCB上是否加有工藝線?阻焊是否符合生産工藝的要求,阻焊尺寸是否合适,字符标志是否壓在器件焊盤上,以免影響電裝質量。多層闆中的電源地層的外框邊緣是否縮小,如電源地層的銅箔露出闆外容易造成短路。概述本文檔的目的在于說明使用PADS的印制闆設計軟件PowerPCB進行印制闆設計的流程和一些注意事項,為一個工作組的設計人員提供設計規範,方便設計人員之間進行交流和相互檢查。

故障診斷

一、布線故障診斷技術

1.高精度時域反射技術

2.高精度時域串擾分析技術

3.補償技術

4.光時域反射技術

二、布線故障診斷

線圖故障主要有短路、反接、錯對、串繞等幾種類型。一般的測試設備就可以很容易發現前兩種故障,如用Fluke公司DSP—4300,測試技術也非常簡單。

2.長度故障診斷

電纜超長(超過了鍊路規定的極限長度值)後,鍊路有很大的阻抗變化,會引起較大的信号衰減,可用HDTDR技術進行定位。

串繞故障是很難發現的。出現串繞錯誤的主要原因是在制作連接模塊或接頭時沒有遵照ANSI/TIA/EIA568-B規定,雖然在物理上實現了1-1、2-2、…、8-8的連接,但是沒有保證1-2、3-*-5、7-8線對的雙絞;或者是在連接模塊或接頭時線對散絞過長。利用測試儀的HDTDX技術可以發現這類錯誤,它可以準确的報告串繞電纜的起點和終點,即使串繞存在于鍊路中的某一部分。

回波損耗故障主要是由于鍊路阻抗不匹配造成。不匹配主要發生在連接器的地方,但也可能發生于電纜中特性阻抗發生變化的地方。尤其是在千兆以太網中,雙絞線中的四對線需要同時雙向傳輸(全雙工),因此被反射的信号會被誤認為是收到的信号而産生混亂引起故障。利用HDTDR技術可以對回波損耗故障進行精确定位。如對某一回波損耗不合格的鍊路。

影響光纜鍊路的因素包括鋪設光纜,光纜雙端連接器的端接,雙端跳線和網絡設備的連接。而端接對鍊路損耗影響最大,而且會對多模光纜産生模式幹擾。

在布線工程中減少光纜故障的有效方法是:①記住光纜的強度系數,不可大力拖拽光纜,不可過度彎曲光纜;②按照廠商的要求在安裝過程中清潔連接器;③按照标準,使用OLTS和OTDR測試安裝的光纜;④測試光纜鍊路時,使用清潔的跳線并始終保持其清潔;⑤所有連接器都要安裝防塵罩套。

三、布線故障排除

1.線路破損故障的排除

2.網絡布線開路故障的排除

3.回波損耗超标故障的排除

4.阻抗不連續故障的排除

5.鍊路超長故障的排除

6.因光纖鍊路導緻整個網絡速度變慢故障的排除

7.刍菊鍊效應排除

四、網絡健康維護技術

1.何謂網絡健康維護

所謂使命關鍵型網絡是指網絡業主完全信賴于網絡的應用,一旦網絡因故障或性能不良造成網絡停運和效率降低而會導緻業主公司巨大損失。諸如空中交通管制網絡、金融證券交換網絡、國防及軍事指揮網絡以及醫院醫療網絡等是典型的使命關鍵型網絡。

盡量減少網絡故障發生的頻率和故障造成的影響。具體地,包括以下幾項措施:

①管理層要參與網絡的決策;

②做好故障出現時應急準備和計劃;

③對可能出現的問題落實防範措施;

④全面監控網絡,盡量做到網絡故障的早期發現;

⑤快速隔離故障和排除故障;

⑥采用先進的網絡監測設備及培訓管理人員,以提高網絡管理和維護的質量。

其中,“全面監控網絡”和“快速隔離故障和排除故障”是“網絡健康維護戰略”的實質,而“采用先進的網絡監測設備和良好素質的網絡管理人員”則是實現“網絡健康維護戰略”的手段和方法。最終目标是實現網絡運行零故障。

2.網絡健康維護的實施

網絡健康維護的實施主要是使用先進的網絡測試設備,定期對網絡系統進行測試和監控,并及時報告網絡運行的情況,然後,根據報告的結果來快速排除網絡故障。

網絡健康維護要求所采用的測試儀器具有識别無幀起始标識符(SFD)壞幀的能力、“短幀”監測能力,以及相關的網絡性能自動測試能力。

布線不規範現象

1、過度的線纜彎曲半徑

在布線施工中,由于過線槽的空間有限,這樣的彎曲半徑是很容易發生的,對雙絞線的折彎度是有嚴格要求的。線纜的彎曲半徑不得超過線纜本身線徑的8倍的彎曲半徑。顯然,圖中的施工是不規範的。由此造成的後果是線纜性能下降,随着時間的推移,長時間的過度彎曲,會破壞線纜的電氣性能。對于保護線纜的外護套層來說,雖然外觀在短期内體現不出來,但由于氣候、溫度等客觀現象變化,會使外護套的壽命大大縮短,而影響線纜的使用年限等。

2、強弱電線纜一起敷設

筆者在很多的數據機房或布線的場合見到過,這樣的線纜敷設是否符合相關的标準呢,相信很多有經驗的布線工程師會提出疑問。在國标GB/T50311-2000标準中,有詳細的規定描述。

通訊線纜不同于電力電纜,當電力電纜産生電磁波會影響通信線纜的通訊性能,導緻數據混亂等現象。從而不能正常的通訊。

3、機櫃下留下太多的線纜備用冗餘

在布線管理間,打完線後的機櫃非常整潔,線纜也橫平豎直,但打開機櫃下的地闆,看見有太多的線纜沒有剪斷,全部預留在下邊,太多的線纜備用冗餘堆在一起,不僅僅影響了布線的美觀,受到溫度的影響,線纜通信性能亦會大大的下降。避免這種施工現象的發生最有效的方法是:

①在機房設計初期,勘察現場确定機櫃位置,确保機櫃在以後使用中不改動,做好規劃。

②施工時,在敷設線纜不要留太長的線纜,滿足實際需求即可。

③設備安裝時,把多餘的線纜剪掉,不必預留太長的冗餘。

4、成束的線纜過緊的紮在一起

規範整潔的線纜敷設增加整個機房及水平區美觀,使整個系統看上去漂亮,但通信線纜線芯一般比較細,多股線纜一起敷設時,如果過緊的紮在一起,容易産生串擾,這對線纜本身來說,是得不償失的。另外,長時間過緊紮線,極容易造成線纜外護套的破裂。

電工布線原則

布線應根據線路要求、負載類型、場所環境等具體情況,設計相應的布線方案,采用适合的布線方式和方法,同時應遵循以下一般原則。

1.選用符合要求的導線

對導線的要求包括電氣性能和機械性能兩方面。導線的載流量應符合線路負載的要求,并留有一定的餘量。導線應有足夠的耐壓性能和絕緣性能,同時具有足夠的機械強度。一般室内布線常采用塑料護套導線。

2.盡量避免布線中的接頭

布線時,應使用絕緣層完好的整根導線一次布放到頭,盡量避免布線中的導線接頭。因為導線的接頭往往造成接觸電阻增大和絕緣性能下降,給線路埋下了故障隐患。如果是暗線敷設(實際上室内布線基本上都是暗線敷設),一旦接頭處發生接觸不良或漏電等故障,很難查找與修複。必需的接頭應安排在接線盒、開關盒、燈頭盒或插座盒内。

3.布線應牢固、美觀

明線敷設的導線走向應保持橫平豎直、固定牢固。暗線敷設的導線一般也應水平或垂直走線。導線穿過牆壁或樓闆時應加裝保護用套管。敷設中注意不得損傷導線的絕緣層。

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