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高速PCB設(shè)計(jì)指南-PCB布線(xiàn)設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間 :2019-09-10 16:00 閱讀 : 來(lái)源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCB設(shè)計(jì)部
    在PCB設(shè)計(jì)中,布線(xiàn)是完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟,可以說(shuō)前面的準(zhǔn)備工作都是為它而做的,在整個(gè)PCB中,以布線(xiàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程限定最高,技巧最細(xì)、工作量最大。PCB布線(xiàn)有單面布線(xiàn)、雙面布線(xiàn)及多層布線(xiàn)。
 
高速PCB設(shè)計(jì)指南-PCB布線(xiàn)設(shè)計(jì)
 
    布線(xiàn)的方式也有兩種:自動(dòng)布線(xiàn)及交互式布線(xiàn),在自動(dòng)布線(xiàn)之前,可以用交互式預(yù)先對(duì)要求比較嚴(yán)格的線(xiàn)進(jìn)行布線(xiàn),輸入端與輸出端的邊線(xiàn)應(yīng)避免相鄰平行,以免產(chǎn)生反射干擾。必要時(shí)應(yīng)加地線(xiàn)隔離,兩相鄰層的布線(xiàn)要互相垂直,平行容易產(chǎn)生寄生耦合。
 
    自動(dòng)布線(xiàn)的布通率,依賴(lài)于良好的布局,布線(xiàn)規(guī)則可以預(yù)先設(shè)定,包括走線(xiàn)的彎曲次數(shù)、導(dǎo)通孔的數(shù)目、步進(jìn)的數(shù)目等。一般先進(jìn)行探索式布經(jīng)線(xiàn),快速地把短線(xiàn)連通,然后進(jìn)行迷宮式布線(xiàn),先把要布的連線(xiàn)進(jìn)行全局的布線(xiàn)路徑優(yōu)化,它可以根據(jù)需要斷開(kāi)已布的線(xiàn)。并試著重新再布線(xiàn),以改進(jìn)總體效果。
 
    對(duì)目前高密度的PCB設(shè)計(jì)已感覺(jué)到貫通孔不太適應(yīng)了,它浪費(fèi)了許多寶貴的布線(xiàn)通道,為解決這一矛盾,出現(xiàn)了盲孔和埋孔技術(shù),它不僅完成了導(dǎo)通孔的作用,還省出許多布線(xiàn)通道使布線(xiàn)過(guò)程完成得更加方便,更加流暢,更為完善,PCB板的設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜而又簡(jiǎn)單的過(guò)程,要想很好地掌握它,還需廣大電子工程設(shè)計(jì)人員去自已體會(huì),才能得到其中的真諦。
 
1. 電源、地線(xiàn)的處理
    既使在整個(gè)PCB板中的布線(xiàn)完成得都很好,但由于電源、地線(xiàn)的考慮不周到而引起的干擾,會(huì)使產(chǎn)品的性能下降,有時(shí)甚至影響到產(chǎn)品的成功率。所以對(duì)電、地線(xiàn)的布線(xiàn)要認(rèn)真對(duì)待,把電、地線(xiàn)所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度,以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
 
    對(duì)每個(gè)從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程人員來(lái)說(shuō)都明白地線(xiàn)與電源線(xiàn)之間噪音所產(chǎn)生的原因,現(xiàn)只對(duì)降低式抑制噪音作以表述:
(1) 眾所周知的是在電源、地線(xiàn)之間加上去耦電容。
(2) 盡量加寬電源、地線(xiàn)寬度,最好是地線(xiàn)比電源線(xiàn)寬,它們的關(guān)系是:地線(xiàn)>電源線(xiàn)>信號(hào)線(xiàn),通常信號(hào)線(xiàn)寬為:0.2~0.3mm,最經(jīng)細(xì)寬度可達(dá)0.05~0.07mm,電源線(xiàn)為1.2~2.5mm。
對(duì)數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線(xiàn)組成一個(gè)回路,即構(gòu)成一個(gè)地網(wǎng)來(lái)使用(模擬電路的地不能這樣使用)。
(3) 用大面積銅層作地線(xiàn)用,在印制板上把沒(méi)被用上的地方都與地相連接作為地線(xiàn)用?;蚴亲龀啥鄬影?,電源,地線(xiàn)各占用一層。
 
2. 數(shù)字電路與模擬電路的共地處理
    現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路(數(shù)字或模擬電路),而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的。因此在布線(xiàn)時(shí)就需要考慮它們之間互相干擾問(wèn)題,特別是地線(xiàn)上的噪音干擾。
    數(shù)字電路的頻率高,模擬電路的敏感度強(qiáng),對(duì)信號(hào)線(xiàn)來(lái)說(shuō),高頻的信號(hào)線(xiàn)盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件,對(duì)地線(xiàn)來(lái)說(shuō),整人PCB對(duì)外界只有一個(gè)結(jié)點(diǎn),所以必須在PCB內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù)、模共地的問(wèn)題,而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實(shí)際上是分開(kāi)的它們之間互不相連,只是在PCB與外界連接的接口處(如插頭等)。數(shù)字地與模擬地有一點(diǎn)短接,請(qǐng)注意,只有一個(gè)連接點(diǎn)。也有在PCB上不共地的,這由系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)決定。
 
高速PCB設(shè)計(jì)指南-PCB布線(xiàn)設(shè)計(jì)
 
3. 信號(hào)線(xiàn)布在電(地)層上
    在多層印制板布線(xiàn)時(shí),由于在信號(hào)線(xiàn)層沒(méi)有布完的線(xiàn)剩下已經(jīng)不多,再多加層數(shù)就會(huì)造成浪費(fèi)也會(huì)給生產(chǎn)增加一定的工作量,成本也相應(yīng)增加了,為解決這個(gè)矛盾,可以考慮在電(地)層上進(jìn)行布線(xiàn)。首先應(yīng)考慮用電源層,其次才是地層。因?yàn)樽詈檬潜A舻貙拥耐暾浴?/span>
 
4. 大面積導(dǎo)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(duì)連接腿的處理需要進(jìn)行綜合的考慮,就電氣性能而言,元件腿的焊盤(pán)與銅面滿(mǎn)接為好,但對(duì)元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如:
(1)焊接需要大功率加熱器。
(2)容易造成虛焊點(diǎn)。
 
    所以兼顧電氣性能與工藝需要,做成十字花焊盤(pán),稱(chēng)之為熱隔離(heatshield)俗稱(chēng)熱焊盤(pán)(Thermal),這樣,可使在焊接時(shí)因截面過(guò)分散熱而產(chǎn)生虛焊點(diǎn)的可能性大大減少。多層板的接電(地)層腿的處理相同。
 
高速PCB設(shè)計(jì)指南-PCB布線(xiàn)設(shè)計(jì)
 
5. 布線(xiàn)中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用
    在許多CAD系統(tǒng)中,布線(xiàn)是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)決定的。網(wǎng)格過(guò)密,通路雖然有所增加,但步進(jìn)太小,圖場(chǎng)的數(shù)據(jù)量過(guò)大,這必然對(duì)設(shè)備的存貯空間有更高的要求,同時(shí)也對(duì)象計(jì)算機(jī)類(lèi)電子產(chǎn)品的運(yùn)算速度有極大的影響。而有些通路是無(wú)效的,如被元件腿的焊盤(pán)占用的或被安裝孔、定們孔所占用的等。網(wǎng)格過(guò)疏,通路太少對(duì)布通率的影響極大。所以要有一個(gè)疏密合理的網(wǎng)格系統(tǒng)來(lái)支持布線(xiàn)的進(jìn)行。
 
    標(biāo)準(zhǔn)元器件兩腿之間的距離為0.1英寸(2.54mm),所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)一般就定為0.1英寸(2.54mm)或小于0.1英寸的整倍數(shù),如:0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。
 
6. 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC)
    布線(xiàn)設(shè)計(jì)完成后,需認(rèn)真檢查布線(xiàn)設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)者所制定的規(guī)則,同時(shí)也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求,一般檢查有如下幾個(gè)方面:
(1) 線(xiàn)與線(xiàn),線(xiàn)與元件焊盤(pán),線(xiàn)與貫通孔,元件焊盤(pán)與貫通孔,貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理,是否滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。
(2) 電源線(xiàn)和地線(xiàn)的寬度是否合適,電源與地線(xiàn)之間是否緊耦合(低的波阻抗)?在PCB中是否還有能讓地線(xiàn)加寬的地方。
(3) 對(duì)于關(guān)鍵的信號(hào)線(xiàn)是否采取了最佳措施,如長(zhǎng)度最短,加保護(hù)線(xiàn),輸入線(xiàn)及輸出線(xiàn)被明顯地分開(kāi)。
(4) 模擬電路和數(shù)字電路部分,是否有各自獨(dú)立的地線(xiàn)。
(5) 后加在PCB中的圖形(如圖標(biāo)、注標(biāo))是否會(huì)造成信號(hào)短路。
(6) 對(duì)一些不理想的線(xiàn)形進(jìn)行修改。
(7) 在PCB上是否加有工藝線(xiàn)?阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求,阻焊尺寸是否合適,字符標(biāo)志是否壓在器件焊盤(pán)上,以免影響電裝質(zhì)量。
(8) 多層板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板外容易造成短路。
 
高速PCB設(shè)計(jì)指南-PCB布線(xiàn)設(shè)計(jì)
 
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