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)fangshihuizhijieyingxiangdaoyinzhixiandebuxianhezukang。bandedaxiaoyouzhuyuquedingcengdiefangshiheyinzhixiankuandu,shixianqiwangdeshejixiaoguo。muqianduocengbanzhijiandechengbenchabiehenxiao,zaikaishishejishizuihaocaiyongjiaoduodedianlucengbingshifutongjunyunfenbu。
2設計規則和限製
要(yao)順(shun)利(li)完(wan)成(cheng)布(bu)線(xian)任(ren)務(wu),布(bu)線(xian)工(gong)具(ju)需(xu)要(yao)在(zai)正(zheng)確(que)的(de)規(gui)則(ze)和(he)限(xian)製(zhi)條(tiao)件(jian)下(xia)工(gong)作(zuo)。要(yao)對(dui)所(suo)有(you)特(te)殊(shu)要(yao)求(qiu)的(de)信(xin)號(hao)線(xian)進(jin)行(xing)分(fen)類(lei),每(mei)個(ge)信(xin)號(hao)類(lei)都(dou)應(ying)該(gai)有(you)優(you)先(xian)級(ji),優(you)先(xian)級(ji)越(yue)高(gao),規(gui)則(ze)也(ye)越(yue)嚴(yan)格(ge)。規(gui)則(ze)涉(she)及(ji)印(yin)製(zhi)線(xian)寬(kuan)度(du)、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)guizehuiduizujianbujuchanshengxianzhi。ruguozhuangpeibumenyunxuzujianyidong,keyiduidianlushidangyouhua,gengbianyuzidongbuxian。suodingyideguizeheyueshutiaojianhuiyingxiangbujusheji。zidongbuxiangongjuyicizhihuikaolvyigexinhao,tongguoshezhibuxiandeyueshutiaojianyijishedingkebuxinhaoxiandeceng,keyishibuxiangongjunengxiangshejishisuoshexiangdenayangwanchengbuxian。
比如,對於電源線的布局:
①在PCB布(bu)局(ju)中(zhong)應(ying)將(jiang)電(dian)源(yuan)退(tui)耦(ou)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)在(zai)各(ge)相(xiang)關(guan)電(dian)路(lu)附(fu)近(jin),而(er)不(bu)要(yao)放(fang)置(zhi)在(zai)電(dian)源(yuan)部(bu)分(fen),否(fou)則(ze)既(ji)影(ying)響(xiang)旁(pang)路(lu)效(xiao)果(guo),又(you)會(hui)在(zai)電(dian)源(yuan)線(xian)和(he)地(di)線(xian)上(shang)流(liu)過(guo)脈(mai)動(dong)電(dian)流(liu),造(zao)成(cheng)竄(cuan)擾(rao);
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。
shouxianduiguanjianxinhaojinxingbuxian,shoudongbuxianhuojiehezidongbuxiangongjujunke。buxianwanchenghou,zaiyouyouguandegongchengjishurenyuanduizhexiexinhaobuxianjinxingjianzha,jianzhatongguohou,jiangzhexiexianguding,ranhoukaishiduiqiyuxinhaojinxingzidongbuxian。
youyudixianzhongzukangdecunzai,huigeidianludailaigongzukangganrao。yinci,zaibuxianshibukejiangfanyoujiedifuhaodediansuiyilianjie,zhekenenghuichanshengyouhaideouhe,yingxiangdianludegongzuo。
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。
在zai對dui信xin號hao進jin行xing自zi動dong布bu線xian時shi應ying該gai采cai用yong通tong用yong規gui則ze。通tong過guo設she置zhi限xian製zhi條tiao件jian和he禁jin止zhi布bu線xian區qu來lai限xian定ding給gei定ding信xin號hao所suo使shi用yong的de層ceng以yi及ji所suo用yong到dao的de過guo孔kong數shu量liang,布bu線xian工gong具ju就jiu能neng按an照zhao工gong程cheng師shi的de設she計ji思si想xiang來lai自zi動dong布bu線xian。在zai設she置zhi好hao約yue束shu條tiao件jian和he應ying用yong所suo創chuang建jian的de規gui則ze後hou,自zi動dong布bu線xian將jiang會hui達da到dao與yu預yu期qi相xiang近jin的de結jie果guo,在zai一yi部bu分fen設she計ji完wan成cheng以yi後hou,將jiang其qi固gu定ding下xia來lai,以yi防fang止zhi受shou到dao後hou邊bian布bu線xian過guo程cheng的de影ying響xiang。
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
一(yi)些(xie)約(yue)束(shu)條(tiao)件(jian)很(hen)少(shao)的(de)信(xin)號(hao),布(bu)線(xian)的(de)長(chang)度(du)很(hen)長(chang),這(zhe)時(shi)可(ke)以(yi)先(xian)判(pan)斷(duan)出(chu)哪(na)些(xie)布(bu)線(xian)合(he)理(li),哪(na)些(xie)布(bu)線(xian)不(bu)合(he)理(li),再(zai)通(tong)過(guo)手(shou)動(dong)編(bian)輯(ji)來(lai)縮(suo)短(duan)信(xin)號(hao)布(bu)線(xian)長(chang)度(du)和(he)減(jian)少(shao)過(guo)孔(kong)數(shu)量(liang)。
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