PCB部落格 - 詳細說明PCB佈局和佈線的基本規則

印刷電路板, 亦稱為 印刷電路板, 可以實現電子元件之間的電路連接和功能實現, 也是功率電路設計的重要組成部分. 今天, 本文將介紹PCB佈局和佈線的基本規則.

1. Basic Rules of Component Layout
1. 根據電路模塊進行佈局, 實現相同功能的相關電路稱為模塊, 電路模塊中的元件應採用就近集中的原則, and the digital circuit and the analog circuit should be separated;
2. 請勿在1內安裝組件和設備.定位孔和標準孔等非安裝孔周圍27mm, 並且不要在3內安裝部件.5mm (for M2.5) and 4mm (for M3) around mounting holes such as screws;
3. 避免將過孔放置在部件下方，例如水准安裝的電阻器, inductors (plug-ins), and electrolytic 電容器 to avoid short circuits between the 過孔 and the component shell after wave soldering;
4. The distance between the outside of the component and the edge of the board is 5mm;
5. The distance between the outside of the pad of the mounted component and the outside of the adjacent component is greater than 2mm;
6. Metal shell components and metal parts (shielding boxes, 等.) cannot touch other components, 並且不能接近列印線和焊盤, 間距應大於2mm. 定位孔的尺寸, 緊固件安裝孔, elliptical holes and other square holes in the plate is greater than 3mm from the edge of the plate;
7. The heating element cannot be close to the wire and the thermal element; the high-heating element should be evenly distributed;
8. 電源插座應盡可能佈置在印製板周圍, 與電源插座相連的母線端子應佈置在同一側. 應特別注意不要在連接器之間佈置電源插座和其他焊接連接器, 為了便於焊接這些插座和連接器, 電力電纜的設計和綁紮. The arrangement spacing of power sockets and welding connectors should be considered to facilitate the insertion and removal of power plugs;
9. 其他元件的排列：所有IC元件在一側對齊, 極性組件標記清晰, 同一印製板上的極性標記不應超過兩個方向. 當出現兩個方向時, 這兩個方向相互垂直. ;
10. 電路板上的接線應適當密集. 當密度差异過大時, 它應該填充網狀銅箔, and the mesh should be greater than 8mil (or 0.2mm);
11. 接插板上不應有通孔, 以避免焊膏的損失，並導致部件被焊接. Important 訊號 lines are not allowed to pass between the socket pins;
12. 補丁是單方面對齊的, 字元方向相同, and the packaging direction is the same;
13. 對於具有極性的設備, 同一電路板上極性標記的方向應盡可能一致.

2. Component wiring rules
In the area where the wiring area is â ¤1mm from the edge of the PCB, 安裝孔周圍1mm範圍內, 禁止接線； 2 The power line should be as wide as possible and should not be less than 18mil; the signal line width should not be less than 12mil; cpu The incoming and outgoing lines should not be less than 10mil (or 8mil); the line spacing should not be less than 10mil; 3, 正常通孔不應小於30mil； 4., 雙線：pad 60mil, aperture 40mil; 55mil (0805 surface mount); 62mil pad, 42mil aperture when plugged directly; electrodeless capacitor: 51*55mil (0805 surface mount); 50mil pad, 直接插入時孔徑為28mil； 5 注意，電源線和地線應盡可能呈放射狀, 訊號線不能有環回.

2.1 The following systems should pay special attention to anti-electromagnetic interference:
(1) The microcontroller clock frequency is particularly high, 公交車的週期特別快.
(2) The system contains high-power, 大電流驅動電路, 例如火花發生繼電器, 大電流開關, 等.
(3) A system with a weak analog signal circuit and a high-precision A/D轉換電路.

2.2提高系統的抗電磁干擾能力, take the following measures:
(1) Select a microcontroller with low frequency: Selecting a microcontroller with low external clock frequency can effectively reduce 譟音 and improve the anti-interference ability of the system. 相同頻率的方波和正弦波, 方波中的高頻分量遠大於正弦波. 雖然 高頻 方波分量小於基波分量, 頻率越高, 越容易發射並成為雜訊源. 有影響力的 高頻 微控制器產生的雜訊約為時鐘頻率的3倍.

（2）减少訊號傳輸中的失真微控制器主要採用高速CMOS科技製造。 訊號輸入端的靜態輸入電流約為1mA，輸入電容約為10PF，輸入阻抗相當高，高速CMOS電路的輸出端具有相當大的負載容量，即相當大的輸出值。 當長線被引入具有相對高輸入阻抗的輸入端時，反射問題非常嚴重，這將導致訊號失真並新增系統雜訊。 當Tpd>Tr時，它成為傳輸線問題，必須考慮訊號反射和阻抗匹配等問題。 印刷電路板上訊號的延遲時間與導線的特性阻抗有關，即與印刷電路板資料的介電常數有關。 可以粗略地認為，印製板引線上的訊號傳送速率約為光速的1/3到1/2。 在由微控制器組成的系統中，常用邏輯電話元件的Tr（標準延遲時間）在3到18納秒之間。 在印刷電路板上，訊號通過7W電阻器和25cm長的引線，線上延遲時間大約在4到20ns之間。 也就是說，印刷電路上的訊號引線越短越好，長度不應超過25cm。 過孔的數量應盡可能少，不超過2個。當訊號的上升時間快於訊號的延遲時間時，根據快速電子學進行處理。 此時，應考慮傳輸線的阻抗匹配。 對於印刷電路板上集成塊之間的訊號傳輸，有必要避免Td>Trd的情况。 印刷電路板越大，系統的速度可能越慢。 印刷電路板設計的經驗法則總結為以下結論：印刷電路板上訊號傳輸的延遲時間不應大於所用設備的標稱延遲時間。

(3) Reduce the interference between signal lines:
A step signal with a rise time of Tr at point A is transmitted to terminal B through lead AB. AB線上訊號的延遲時間為Td. 在D點, 由於點A處的訊號正向傳輸, 到達B點後訊號的反射和AB線的延遲, Td時間後，將產生寬度為Tr的頁面脈衝訊號. 在C點, 由於訊號在AB上的傳輸和反射, 寬度為AB線上訊號延遲時間兩倍的正脈衝訊號, 那就是, 2Td, 將被誘導. 這是訊號之間的交叉干擾. 干擾訊號的强度與di有關/點C處的訊號, 和線之間的距離有關. 當兩條訊號線不是很長時, 實際上在AB上看到的是兩個脈衝的疊加. 採用CMOS工藝製造的微控制器具有高輸入阻抗, 尖聲, 和高雜訊耐受性. 數位電路疊加了100～200mv雜訊，不影響其工作. 如果圖中的AB線是類比信號, 這種干擾變得無法忍受. 例如, 如果印刷電路板是四層板, 其中之一是大面積地面, 或雙面板, 當訊號線的背面為大面積接地時, 這些訊號之間的交叉干擾將變得更小. 原因是大面積接地降低了訊號線的特性阻抗, 並且大大减少了訊號在D端的反射. 特性阻抗與訊號線和地面之間介質介電常數的平方成反比, 與介質厚度的自然對數成正比. 如果AB線是類比信號, 避免數位電路訊號線CD對AB的干擾, AB線下方應有大面積的地面, AB線到CD線的距離應大於AB線到地面距離的2～3倍. 可以使用部分遮罩, 所述地線佈置在導線接頭側導線的左右兩側.

(4) Reduce the noise from the power supply While supplying energy to the system, 電源還將其雜訊添加到所提供的電源中. 重置行, 中斷線, 電路中微控制器的其他控制線路容易受到外部雜訊的干擾. 電網上的强干擾通過電源進入電路, 甚至在電池供電系統中, 電池本身具有 高頻 noise. 類比電路中的類比信號更能抵抗來自電源的干擾.

(5) Pay attention to the 高頻 印刷電路板和元件的特性. 在高頻情况下, 潛在客戶, vias, 電阻器, capacitors, 印刷電路板上連接器的分佈電感和電容不容忽視. 電容器的分佈電感不容忽視, 電感的分佈電容不容忽視. 電阻將反映 高頻 signal, 導線的分佈電容將起作用. 當長度大於1時/雜訊頻率對應波長的20, 會出現天線效應, 譟音會通過導線發出. 印刷電路板的過孔導致約0的電容.6pf. 集成電路的封裝資料本身引入2~6pf電容. 電路板上的連接器具有520nH的分佈電感. 一種雙排直24針集成電路支架, 引入了4～18nH的分佈電感. 這些小的分佈參數對於這一系列的微控制器系統在較低的頻率下可以忽略不計； 必須特別注意高速系統.

(6) The arrangement of components should be reasonably partitioned. 應充分考慮佈置在印刷電路板上的元件的位置，以防電磁干擾. 原則之一是組件之間的導線應盡可能短. 在佈局中, 類比信號部分, 高速數位電路部分, and the noise source part (such as relays, 大電流開關, 等.) should be reasonably separated, 囙此，它們之間的訊號相互耦合. 處理印刷電路板上的地線, 電源線和地線很重要. 克服電磁干擾, 主要手段是接地. 對於雙面面板, 地線佈局非常特殊. 採用單點接地管道, 電源和接地從電源的兩端連接到印刷電路板, 一個觸點用於電源，一個觸點用於接地. 在印刷電路板上, 必須有多條回路接地線, 這些將收集在回路電源的觸點上, 這就是所謂的單點接地. 所謂的類比地分離, 數位地面, 大功率設備接地意味著接線被分離, 所有這些都被帶到了這個接地點. 當連接到非印刷電路板的訊號時, 通常使用遮罩電纜. 用於高頻和數位信號, 遮罩電纜兩端接地. 低頻類比信號的遮罩電纜應在一端接地. 對雜訊和干擾非常敏感的電路或特別敏感的電路 高頻 PCB板 應使用金屬蓋遮罩譟音.