如何优雅地进行PCB布线?
作为一名电子工程师,电子产品的小型化和系统设计的复杂性使得PCB设计越来越复杂。如今高度集成化的使得电路板越...
作为一名电子工程师,电子产品的小型化和系统设计的复杂性使得PCB设计越来越复杂。如今高度集成化的使得电路板越来越小,封装器件的管脚越来越密,这些都给布线带来了巨大的压力。
布线作为PCB设计过程的重中之重,这将直接影响PCB板的性能好坏,设计过程也最繁琐,要求更高。虽然现在很多高级的EDA工具提供了自动布线功能,而且也相当智能化,但是自动布线并不能保证100%的布通率。因此,很多工程师对自动布线的结果并不满意,手工布线现在还是大部分工程师的选择,通过进行电器规则约束布线,以达到信号完整性的要求。
在PCB的设计过程中,布线可以大致划分为三种境界:
“
第一是布通,这也是PCB设计最基础的要求。线路不通,那么板子的基础作用都没有,那就是一块废板,更不用提别的了。
第二是性能,这是衡量一块印刷电路板好坏的标准。布线完成,就要考虑如何达到最佳性能,避免出现各种的干扰。
第三是美观,线路通畅,性能优异,但是画面很美你却不敢看的话就应该考虑如何把杂乱无章的线路进行美化。布线整齐划一,也可以为以后的测试和维修带来极大的方便,这也是高级工程师所应具备的基本素质。
布线远远没有想象中的那样简单,也不仅仅是简单的工作,但如果把布线当做一项艺术去完成时,会有不一样的收获。有图有真相,让我们一同感受下新手与高手的布线差别吧。
3W规则
这里3W是线与线之间的距离保持3倍线宽。你说3H也可以。但是这里H指的是线宽度。不是介质厚度。为了减少线间串扰,应保证线间距足够大,如果线中心距不少于3倍线宽时,则可保持70%的线间电场不互相干扰,称为3W规则。如要达到98%的电场不互相干扰,可使用10W规则。
"20H规则"的采用是指要确保电源平面的边缘要比0V平面边缘至少缩入相当于两个平面间层距的20倍。是指电源层相对地层内缩20H的距离,当然也是为抑制边缘辐射效应。在板的边缘会向外辐射电磁干扰。将电源层内缩,使得电场只在接地层的范围内传导。以一个H(电源和地之间的介质厚度)为单位,若内缩20H则可以将70%的电场限制在接地层边沿内;内缩100H则可以将98%的电场限制在内。五五规则
印制板层数选择规则,即时钟频率到5MHz或脉冲上升时间小于5ns,则PCB板须采用多层板,这是一般的规则,有的时候出于成本等因素的考虑,采用双层板结构时,这种情况下,最好将印制板的一面做为一个完整的地平面层。
电源、地线规则
信号线布在电(地)层规则
数字电路与模拟电路的共地规则
大面积导体中连接腿的处理规则
网络系统规则
设计规则检查(DRC)规则
1、线与线,线与元件焊盘,线与贯通孔,元件焊盘与贯通孔,贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要求。
2、电源线和地线的宽度是否合适,电源与地线之间是否紧耦合(低的波阻抗)?在PCB中是否还有能让地线加宽的地方。
3、对于关键的信号线是否采取了最佳措施,如长度最短,加保护线,输入线及输出线被明显地分开。
4、模拟电路和数字电路部分,是否有各自独立的地线。
5、后加在PCB中的图形(如图标、注标)是否会造成信号短路。
6、对一些不理想的线形进行修改。在PCB上是否加有工艺线?阻焊是否符合生产工艺的要求,阻焊尺寸是否合适,字符标志是否压在器件焊盘上,以免影响电装质量。
7、多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小,如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。
PCB布线中需要注意的点有很多,以上规则仅仅是其中一部分,在实际的工作中遇到的问题会更多。而且自动布线的布通率,依赖于良好的布局,布线规则包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等都需要提前预定。所以想要真正的掌握好PCB布线仍需要勤加练习,不断积累丰富的经验,掌握更多地规则技巧,才能优雅地进行PCB布线,设计出精而美的PCB板。
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