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超實(shí)用的PCB布局布線規(guī)則

  • 發(fā)布時(shí)間:2022-09-23 11:08:04
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一、布局

元器件布局的10條規(guī)則:

1. 遵照“先大后小,先難后易”的布置原則,即重要的單元電路、核心元器件應(yīng)當(dāng)優(yōu)先布局.

2. 布局中應(yīng)參考原理框圖,根據(jù)單板的主信號(hào)流向規(guī)律安排主要元器件.

3. 元器件的排列要便于調(diào)試和維修,亦即小元件周圍不能放置大元件、需調(diào)試的元、器件周圍要有足夠的空間。

4. 相同結(jié)構(gòu)電路部分,盡可能采用“對(duì)稱式”標(biāo)準(zhǔn)布局;

5. 按照均勻分布、重心平衡、版面美觀的標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化布局;

6. 同類型插裝元器件在X或Y方向上應(yīng)朝一個(gè)方向放置。同一種類型的有極性 分立元件也要力爭(zhēng)在X或Y方向上保持一致,便于生產(chǎn)和檢驗(yàn)。

7. 發(fā)熱元件要一般應(yīng)均勻分布,以利于單板和整機(jī)的散熱,除溫度檢測(cè)元件以外的溫度敏感器件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱量大的元器件。

8. 布局應(yīng)盡量滿足以下要求:總的連線盡可能短,關(guān)鍵信號(hào)線最短;高電壓、大電流信號(hào)與小電流,低電壓的弱信號(hào)完全分開;模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)分開;高頻信號(hào)與低頻信號(hào)分開;高頻元器件的間隔要充分。

9、去耦電容的布局要盡量靠近IC的電源管腳,并使之與電源和地之間形成的回路最短。

10、元件布局時(shí),應(yīng)適當(dāng)考慮使用同一種電源的器件盡量放在一起, 以便于將來的電源分隔。

二、布線

(1)布線優(yōu)先次序

鍵信號(hào)線優(yōu)先:摸擬小信號(hào)、高速信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)和同步信號(hào)等關(guān)鍵信號(hào)優(yōu)先布線

密度優(yōu)先原則:從單板上連接關(guān)系最復(fù)雜的器件著手布線。從單板上連線 最密集的區(qū)域開始布線

注意點(diǎn):

a、盡量為時(shí)鐘信號(hào)、高頻信號(hào)、敏感信號(hào)等關(guān)鍵信號(hào)提供專門的布線層,并保證其最小的回路面積。必要時(shí)應(yīng)采取手工優(yōu)先布線、屏蔽和加大安全間距等方法。保證信號(hào)質(zhì)量。

b、電源層和地層之間的EMC環(huán)境較差,應(yīng)避免布置對(duì)干擾敏感的信號(hào)。

c、有阻抗控制要求的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)盡量按線長(zhǎng)線寬要求布線。

(2)四種具體走線方式                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              

1 、時(shí)鐘的布線:

時(shí)鐘線是對(duì)EMC 影響最大的因素之一。在時(shí)鐘線上應(yīng)少打過孔,盡量避免和其它信號(hào)線并行走線,且應(yīng)遠(yuǎn)離一般信號(hào)線,避免對(duì)信號(hào)線的干擾。同時(shí)應(yīng)避開板上的電源部分,以防止電源和時(shí)鐘互相干擾。

如果板上有專門的時(shí)鐘發(fā)生芯片,其下方不可走線,應(yīng)在其下方鋪銅,必要時(shí)還可以對(duì)其專門割地。對(duì)于很多芯片都有參考的晶體振蕩器,這些晶振下方也不應(yīng)走線,要鋪銅隔離。

2、直角走線:

直角走線一般是PCB布線中要求盡量避免的情況,也幾乎成為衡量布線好壞的標(biāo)準(zhǔn)之一,那么直角走線究竟會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸產(chǎn)生多大的影響呢?從原理上說,直角走線會(huì)使傳輸線的線寬發(fā)生變化,造成阻抗的不連續(xù)。其實(shí)不光是直角走線,頓角,銳角走線都可能會(huì)造成阻抗變化的情況。

直角走線的對(duì)信號(hào)的影響就是主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:

一是拐角可以等效為傳輸線上的容性負(fù)載,減緩上升時(shí)間;

二是阻抗不連續(xù)會(huì)造成信號(hào)的反射;

三是直角尖端產(chǎn)生的EMI。

3、差分走線:

參看:Altium Designer -- 差分布線和阻抗匹配差分信號(hào)(Differential Signal)在高速電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來越廣泛,電路中最關(guān)鍵的信號(hào)往往都要采用差分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).定義:通俗地說,就是驅(qū)動(dòng)端發(fā)送兩個(gè)等值、反相的信號(hào),接收端通過比較這兩個(gè)電壓的差值來判斷邏輯狀態(tài)“0”還是“1”。而承載差分信號(hào)的那一對(duì)走線就稱為差分走線。差分信號(hào)和普通的單端信號(hào)走線相比,最明顯的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:

a.抗干擾能力強(qiáng),因?yàn)閮筛罘肿呔€之間的耦合很好,當(dāng)外界存在噪聲干擾時(shí),幾乎是同時(shí)被耦合到兩條線上,而接收端關(guān)心的只是兩信號(hào)的差值,所以外界的共模噪聲可以被完全抵消。

b.能有效抑制EMI,同樣的道理,由于兩根信號(hào)的極性相反,他們對(duì)外輻射的電磁場(chǎng)可以相互抵消,耦合的越緊密,泄放到外界的電磁能量越少。

c.時(shí)序定位精確,由于差分信號(hào)的開關(guān)變化是位于兩個(gè)信號(hào)的交點(diǎn),而不像普通單端信號(hào)依靠高低兩個(gè)閾值電壓判斷,因而受工藝,溫度的影響小,能降低時(shí)序上的誤差,同時(shí)也更適合于低幅度信號(hào)的電路。目前流行的LVDS(low voltage differential signaling)就是指這種小振幅差分信號(hào)技術(shù)。對(duì)于PCB工程師來說,最關(guān)注的還是如何確保在實(shí)際走線中能完全發(fā)揮差分走線的這些優(yōu)勢(shì)。也許只要是接觸過Layout的人都會(huì)了解差分走線的一般要求,那就是“等長(zhǎng)、等距”。

等長(zhǎng)是為了保證兩個(gè)差分信號(hào)時(shí)刻保持相反極性,減少共模分量;等距則主要是為了保證兩者差分阻抗一致,減少反射。“盡量靠近原則”有時(shí)候也是差分走線的要求之一。

4、蛇形線:

蛇形線是Layout中經(jīng)常使用的一類走線方式。其主要目的就是為了調(diào)節(jié)延時(shí),滿足系統(tǒng)時(shí)序設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)者首先要有這樣的認(rèn)識(shí):蛇形線會(huì)破壞信號(hào)質(zhì)量,改變傳輸延時(shí),布線時(shí)要盡量避免使用。但實(shí)際設(shè)計(jì)中,為了保證信號(hào)有足夠的保持時(shí)間,或者減小同組信號(hào)之間的時(shí)間偏移,往往不得不故意進(jìn)行繞線。

THE END

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