PCB規劃、布局和布線的巧妙技巧
發布時間:2014-09-10 責任編輯:sherryyu
【導讀】隨著PCB尺寸要求越來越小,器件密度要求越來越高,PCB設計的難度也越來越大。如何實現PCB高的布通率以及縮短設計時間,在這筆者談談對PCB規劃、布局和布線的設計技巧。
PCB(PrintedCircuitBoard),中文名稱為印製電路板,又稱印刷電路板、印(yin)刷(shua)線(xian)路(lu)板(ban),是(shi)重(zhong)要(yao)的(de)電(dian)子(zi)部(bu)件(jian),是(shi)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)支(zhi)撐(cheng)體(ti),是(shi)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)電(dian)氣(qi)連(lian)接(jie)的(de)提(ti)供(gong)者(zhe)。由(you)於(yu)它(ta)是(shi)采(cai)用(yong)電(dian)子(zi)印(yin)刷(shua)術(shu)製(zhi)作(zuo)的(de),故(gu)被(bei)稱(cheng)為(wei)“印刷”電路板。
隨著PCB尺寸要求越來越小,器件密度要求越來越高,PCB設計的難度也越來越大。如何實現PCB高的布通率以及縮短設計時間,在這筆者談談對PCB規劃、布局和布線的設計技巧。
在開始布線之前應該對設計進行認真的分析以及對工具軟件進行認真的設置,這會使設計更加符合要求。
1確定PCB的層數
電路板尺寸和布線層數需要在設計初期確定。布線層的數量以及層疊(STack-up)方(fang)式(shi)會(hui)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)印(yin)製(zhi)線(xian)的(de)布(bu)線(xian)和(he)阻(zu)抗(kang)。板(ban)的(de)大(da)小(xiao)有(you)助(zhu)於(yu)確(que)定(ding)層(ceng)疊(die)方(fang)式(shi)和(he)印(yin)製(zhi)線(xian)寬(kuan)度(du),實(shi)現(xian)期(qi)望(wang)的(de)設(she)計(ji)效(xiao)果(guo)。目(mu)前(qian)多(duo)層(ceng)板(ban)之(zhi)間(jian)的(de)成(cheng)本(ben)差(cha)別(bie)很(hen)小(xiao),在(zai)開(kai)始(shi)設(she)計(ji)時(shi)最(zui)好(hao)采(cai)用(yong)較(jiao)多(duo)的(de)電(dian)路(lu)層(ceng)並(bing)使(shi)敷(fu)銅(tong)均(jun)勻(yun)分(fen)布(bu)。
2設計規則和限製
yaoshunliwanchengbuxianrenwu,buxiangongjuxuyaozaizhengquedeguizehexianzhitiaojianxiagongzuo。yaoduisuoyouteshuyaoqiudexinhaoxianjinxingfenlei,meigexinhaoleidouyinggaiyouyouxianji,youxianjiyuegao,guizeyeyueyange。guizeshejiyinzhixiankuandu、過孔的最大數量、平行度、信號線之間的相互影響以及層的限製,這些規則對布線工具的性能有很大影響。
認真考慮設計要求是成功布線的重要一步。
3組件的布局
在最優化裝配過程中,可製造性設計(DFM)規gui則ze會hui對dui組zu件jian布bu局ju產chan生sheng限xian製zhi。如ru果guo裝zhuang配pei部bu門men允yun許xu組zu件jian移yi動dong,可ke以yi對dui電dian路lu適shi當dang優you化hua,更geng便bian於yu自zi動dong布bu線xian。所suo定ding義yi的de規gui則ze和he約yue束shu條tiao件jian會hui影ying響xiang布bu局ju設she計ji。自zi動dong布bu線xian工gong具ju一yi次ci隻zhi會hui考kao慮lv一yi個ge信xin號hao,通tong過guo設she置zhi布bu線xian的de約yue束shu條tiao件jian以yi及ji設she定ding可ke布bu信xin號hao線xian的de層ceng,可ke以yi使shi布bu線xian工gong具ju能neng像xiang設she計ji師shi所suo設she想xiang的de那na樣yang完wan成cheng布bu線xian。
比如,對於電源線的布局:
①在PCBbujuzhongyingjiangdianyuantuioudianlushejizaigexiangguandianlufujin,erbuyaofangzhizaidianyuanbufen,fouzejiyingxiangpangluxiaoguo,youhuizaidianyuanxianhedixianshangliuguomaidongdianliu,zaochengcuanrao;
②對於電路內部的電源走向,應采取從末級向前級供電,並將該部分的電源濾波電容安排在末級附近;
③對於一些主要的電流通道,如在調試和檢測過程中要斷開或測量電流,在布局時應在印製導線上安排電流缺口。
另(ling)外(wai),要(yao)注(zhu)意(yi)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)在(zai)布(bu)局(ju)時(shi),盡(jin)可(ke)能(neng)安(an)排(pai)在(zai)單(dan)獨(du)的(de)印(yin)製(zhi)板(ban)上(shang)。當(dang)電(dian)源(yuan)與(yu)電(dian)路(lu)合(he)用(yong)印(yin)製(zhi)板(ban)時(shi),在(zai)布(bu)局(ju)中(zhong),應(ying)該(gai)避(bi)免(mian)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)與(yu)電(dian)路(lu)元(yuan)件(jian)混(hun)合(he)布(bu)設(she)或(huo)是(shi)使(shi)電(dian)源(yuan)和(he)電(dian)路(lu)合(he)用(yong)地(di)線(xian)。
因為這種布線不僅容易產生幹擾,同時在維修時無法將負載斷開,到時隻能切割部分印製導線,從而損傷印製板。
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4扇出設計
在扇出設計階段,表麵貼裝器件的每一個引腳至少應有一個過孔,以便在需要更多的連接時,電路板能夠進行內層連接、在線測試和電路再處理。
為了使自動布線工具效率最高,一定要盡可能使用最大的過孔尺寸和印製線,間隔設置為50mil較jiao為wei理li想xiang。要yao采cai用yong使shi布bu線xian路lu徑jing數shu最zui大da的de過guo孔kong類lei型xing。經jing過guo慎shen重zhong考kao慮lv和he預yu測ce,電dian路lu在zai線xian測ce試shi的de設she計ji可ke在zai設she計ji初chu期qi進jin行xing,在zai生sheng產chan過guo程cheng後hou期qi實shi現xian。
根據布線路徑和電路在線測試來確定過孔扇出類型,電源和接地也會影響到布線和扇出設計。
5手動布線以及關鍵信號的處理
手動布線在現在和將來都是印刷電路板設計的一個重要過程,采用手動布線有助於自動布線工具完成布線工作。
通過對挑選出的網絡(net)進行手動布線並加以固定,可以形成自動布線時可依據的路徑。
首shou先xian對dui關guan鍵jian信xin號hao進jin行xing布bu線xian,手shou動dong布bu線xian或huo結jie合he自zi動dong布bu線xian工gong具ju均jun可ke。布bu線xian完wan成cheng後hou,再zai由you有you關guan的de工gong程cheng技ji術shu人ren員yuan對dui這zhe些xie信xin號hao布bu線xian進jin行xing檢jian查zha,檢jian查zha通tong過guo後hou,將jiang這zhe些xie線xian固gu定ding,然ran後hou開kai始shi對dui其qi餘yu信xin號hao進jin行xing自zi動dong布bu線xian。
由you於yu地di線xian中zhong阻zu抗kang的de存cun在zai,會hui給gei電dian路lu帶dai來lai共gong阻zu抗kang幹gan擾rao。因yin此ci,在zai布bu線xian時shi不bu可ke將jiang凡fan有you接jie地di符fu號hao的de點dian隨sui意yi連lian接jie,這zhe可ke能neng會hui產chan生sheng有you害hai的de耦ou合he,影ying響xiang電dian路lu的de工gong作zuo。
pinlvjiaogaoshi,daoxiandegankangjiangbidaoxianbenshendedianzudajigeshuliangji。zheshidaoxianshangjishizhiliuguohenxiaodegaopindianliu,yehuichanshengyidingdegaopindianyajiang。yinci,duigaopindianlulaishuo,PCB布局盡可能排列緊湊,使印製導線盡可能短。
印製導線之間還有互感和電容,當工作頻率較大時,會對其它部分產生幹擾,稱為寄生耦合幹擾。可以采取的抑製方式有:
①盡量縮短各級間的信號走線;
②按信號的順序排列各級電路,避免各級信號線相互跨越;
③相鄰的兩麵板的導線要垂直或交叉,不能平行;
④當板內要平行布設信號導線時,應使這些導線盡可能間隔一定的距離,或用地線、電源線隔開,達到屏蔽的目的。
6自動布線
duiguanjianxinhaodebuxianxuyaokaolvzaibuxianshikongzhiyixiediancanshu,birujianxiaofenbudiangandeng,zailejiezidongbuxiangongjuyounaxieshurucanshuyijishurucanshuduibuxiandeyingxianghou,zidongbuxiandezhiliangzaiyidingchengdushangkeyidedaobaozheng。
zaiduixinhaojinxingzidongbuxianshiyinggaicaiyongtongyongguize。tongguoshezhixianzhitiaojianhejinzhibuxianqulaixiandinggeidingxinhaosuoshiyongdecengyijisuoyongdaodeguokongshuliang,buxiangongjujiunenganzhaogongchengshideshejisixianglaizidongbuxian。zaishezhihaoyueshutiaojianheyingyongsuochuangjiandeguizehou,zidongbuxianjianghuidadaoyuyuqixiangjindejieguo,zaiyibufenshejiwanchengyihou,jiangqigudingxialai,yifangzhishoudaohoubianbuxianguochengdeyingxiang。
布線次數取決於電路的複雜性和所定義的通用規則的多少。現在的自動布線工具功能非常強大,通常可完成100%的布線。但是,當自動布線工具未完成全部信號布線時,就需對餘下的信號進行手動布線。
7布線的整理
yixieyueshutiaojianhenshaodexinhao,buxiandechangduhenchang,zheshikeyixianpanduanchunaxiebuxianheli,naxiebuxianbuheli,zaitongguoshoudongbianjilaisuoduanxinhaobuxianchangduhejianshaoguokongshuliang。
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