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如何設計PCB板佈線?

2023-05-31
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Author:iPCB

PCB板佈線是鋪設一條路徑的過程,用於連接帶有通電訊號的各種設備。 PCB板佈線是鋪設一條路徑的過程,用於連接帶有通電訊號的各種設備。


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PCB板佈線


在PCB設計中,佈線是完成產品設計的重要步驟。 可以說,前面的準備工作就是為它做的。在整個PCB設計中,佈線設計過程的極限最高,技巧最詳細,工作量最大。 PCB板佈線包括單面佈線、雙面佈線和多層佈線。


還有兩種接線管道:自動接線和互動式接線。 在自動佈線之前。 對於要求嚴格的線路,可以使用互動式預佈線,輸入端和輸出端之間的佈線應避免相鄰平行,以避免反射干擾。 如有必要,應新增接地線進行隔離。 相鄰層的佈線應相互垂直,而平行層容易產生寄生耦合。


自動佈線的佈線速率取決於良好的佈局,並且可以預先設定佈線規則,包括佈線中的彎曲數量、通孔數量和臺階數量。 一般情况下,先進行試探性佈線,快速連接短線路,然後進行迷宮式佈線。 要鋪設的佈線首先針對全域佈線路徑進行優化,全域佈線路徑可以根據需要斷開已鋪設的線路。


PCB板佈線規則

1.SMD器件之間的距離應大於。

2.SMD器件焊盤外側與相鄰THD元件外緣的距離應大於2mm。


3.接地電路規則

環路的最小規則是由訊號線及其環路形成的環路面積應盡可能小。 環路面積越小,外部輻射就越少,從外部接收到的干擾就越小。 根據這一規則,在分割接地平面時,需要考慮接地平面和重要訊號線的分佈,以防止接地平面縫隙等因素造成的問題; 在雙層板的設計中,在為電源留出足够空間的同時,剩餘部分應填充參攷地,並新增一些必要的孔,以有效連接雙面接地訊號。 對於一些關鍵訊號,應盡可能使用地線隔離。 對於一些高頻設計,應特別考慮接地平面訊號電路問題,建議使用多層板。


4.串擾控制是指PCB上不同網絡之間的長並聯佈線引起的相互干擾,主要是由於並聯線路之間的電容和電感分佈造成的。 克服串擾的主要措施是新增並聯佈線的間距並遵循3W規則; 在平行線路之間插入接地隔離線。 减小佈線層和接地平面之間的距離。


5.遮罩保護

相應的接地電路規則實際上是為了盡可能地减小訊號的電路面積,常見於一些重要訊號中,如時鐘訊號和同步訊號; 對於特別重要且頻率較高的訊號,應考慮銅軸電纜遮罩結構設計,這意味著線上和線下的電線由左右兩側的地線隔開,還需要考慮如何將遮罩接地與實際接地平面有效結合。


6.接線方向控制規則

相鄰層的佈線方向為正交結構。 避免在相鄰層中以相同方向運行不同的訊號線,以减少不必要的層間干擾; 當由於板結構限制(例如某些背板)而難以避免這種情況時,特別是當訊號速率高時,應考慮將每個佈線層與接地平面隔離,並將每個訊號線與接地訊號線隔離。


7.接線開環檢查規則

一般情况下,不允許一端浮動的懸空線路,主要是為了避免“天線效應”,减少不必要的干擾輻射和接收,否則可能會出現不可預測的結果。


8.阻抗匹配檢查規則

同一網絡的佈線寬度應一致。 線寬的變化將導致線路的特性阻抗不均勻。 當傳送速率高時,會發生反射。 在設計中應盡可能避免出現這種情況。 在某些條件下,例如連接器引線和具有類似結構的BGA封裝引線,可能無法避免線寬的變化,並且應盡可能减少中間不一致部分的有效長度。


9.接線閉環檢查規則

防止訊號線在不同層之間形成自迴圈。 這種類型的問題在多層板的設計中容易發生,並且自迴圈會引起輻射干擾。


10.配線分支長度控制規則

儘量控制分支的長度,一般要求為Tdelay<=Trise/20。


11.接線諧振規則

主要用於高頻訊號設計,佈線長度不應為其波長的整數倍,以避免諧振現象。


12.線路長度控制規則

短線規則是,在設計時,佈線長度應盡可能短,以减少過長佈線造成的干擾。 特別是對於重要的訊號線,例如時鐘線,將其振盪器放置在離設備非常近的位置是很重要的。 對於驅動多個設備,應根據具體情況决定使用哪種網路拓撲。


13.電源層和接地層的完整性規則

對於導電孔密集的區域,應注意避免電源挖掘區域中的孔與地層之間的互連,形成平面層的劃分,從而破壞平面層的完整性,並導致地層中訊號線的電路面積新增。


14.電源層和接地層重疊規則

不同的功率層應避免在空間上重疊。 主要目的是减少不同電源之間的干擾,特別是對於一些電壓差異較大的電源。 必須避免電源平面的重疊問題,如果難以避免,可以考慮中間隔離層。


PCB板佈線技巧及注意事項

1.電源與地線之間的接線注意事項

1)電源和接地之間應新增耦合電容。 確保電源在通過去耦電容器後連接到晶片的引脚。 (去耦電容器通常有兩個功能:一個是提供晶片的暫態電流,另一個是去除功率雜訊)。

2)儘量加寬電源線和地線,最好地線比電源線寬,電源線比訊號線寬。

3)大面積的銅層可以用作地線,將印刷電路板上未使用的區域連接到地上用作地線。 或者可以做成多層板,一層用於電源,一層用作地線。


2.混合數位和類比電路時的處理

如今,許多PCB不再是單功能電路,而是由數位和類比電路的混合組成。 囙此,在佈線時,有必要考慮它們之間的相互干擾問題,尤其是對地線的雜訊干擾。 由於數位電路的高頻和類比電路的强靈敏度,高頻訊號線應盡可能遠離敏感的類比電路元件。 然而,對於整個PCB,PCB只能有一個外部節點,囙此有必要處理數位和類比信號在PCB內部共亯接地的問題。 然而,在電路板內,數位電路的地和類比電路的地實際上是分開的,僅在PCB與外界的連接處。 數位電路接地和類比電路接地之間存在短路。 請注意,只有一個連接點,也有PCB上沒有公共接地的情况,這是由系統設計决定的。


3.線路轉角處理

通常情况下,線的拐角處會有厚度變化,但當線的直徑發生變化時,會出現一些反射現象。 角對線條厚度變化的影響最差,直角最差,45度角更好,圓角最好。 然而,在PCB設計中,圓角處理起來更麻煩,囙此通常是根據訊號的靈敏度來確定的。 通常,45度角對於訊號來說就足够了,圓角僅用於特別敏感的線路。


良好的PCB板佈線可以處理一些在原理圖設計中沒有充分考慮的實際問題,例如調整組件佈局、處理導線厚度、間距和佈線以滿足生產標準。