PCB設計90%在器件布局,10%在布線,如果PCB設計得好,可以起到事半功倍的效果,也可以提高PCB的電氣特性。
比如若想要提高工作效率,則需要注意走線的空間,防止因空間不足而重新走線;或者不想在焊板時發現無法焊接,則需要注意元器件之間的擺放位置和考慮板邊距離等因素;以及如果想要一塊看上去好看又好調試的PCB板,就更加需要注重PCB的整體布局問題。這些都要提前做好規劃,才能使PCB板達到對稱、整潔、美觀的效果。
當然,同一個電路圖,100個電子工程師會有1000種布線方案,因為設計電路板也是藝術創作的一個過程,不同的人眼中也有不同的美學標準,所以我們不定義固定的PCB布局走線標準,但是給大家提供一個基本的思路,設計者們可以根據這些,設計出自己心中最美的PCB板。
PCB布局的技巧
1、弄清電路板物理限制
擺放元器件之前,先確定電路板的安裝孔、邊緣接插件的位置以及電路板的機械尺寸限制。
2、弄清電路板制作工藝
電路的組裝工藝和測試流程、是否需要對PCB V型切槽預留空間、元器件焊接工藝等。
3、給集成芯片留下喘氣空間
擺放元器件時,盡可能在它們之間留下至少350mil的距離,對于引腳多的芯片,留的空間需要更大。
4、相同器件方向一致
對于相同的器件,盡可能保持一致隊形。便于后期電路板的組裝、檢查和測試,且保證焊點一致高。
5、減少引線交叉
通過調整器件位置和方向,減少引線交叉。可以為后面布線節省大量的精力。
6、先擺放電路邊緣器件
對于因受機械限制而無法任意移動的器件,要先進行擺放,比如電路板上的外部接插件、開關、USB端口等。
7、避免器件之間沖突
絕對避免為了在小的電路板中布線而將器件的焊盤重疊共用,或使得器件邊緣重疊,最好在所有器件之間保持40mil的距離。
8、將器件盡量放在同一面
電路板上的器件是通過自動器件擺放機器完成,器件只在一面,生產PCB過程只需要一遍即可,否則就需要兩次器件擺放,浪費生產時間也浪費成本。
9、保持芯片管腳和器件極性一致
電路板上元器件的極性和方向凌亂的話,對于成功焊接電路板有阻礙。
10、器件位置與原理圖上相似
設計原理圖時,就已經優化了器件之間的位置關系(連線最短、交叉最少),所以按照原理圖上器件位置來擺放PCB器件會更合理。
PCB布線的規則
1、走線的方向控制規則
即相鄰層的走線方向成正交結構。避免將不同的信號線在相鄰層走成同一方向,以減少不必要的層間竄擾;當由于板結構限制(如某些背板)難以避免出現該情況,特別是信號速率較高時,應考慮用地平面隔離各布線層,用地信號線隔離各信號線。
2、走線的開環檢查規則
一般不允許出現一端浮空的布線(Dangling Line), 主要是為了避免產生"天線效應",減少不必要的干擾輻射和接受,否則可能帶來不可預知的結果。
3、阻抗匹配檢查規則
同一網絡的布線寬度應保持一致,線寬的變化會造成線路特性阻抗的不均勻,當傳輸的速度較高時會產生反射,在設計中應該盡量避免這種情況。
4、走線長度控制規則
即短線規則,在設計時應該盡量讓布線長度盡量短,以減少由于走線過長帶來的干擾問題,特別是一些重要信號線,如時鐘線,務必將其振蕩器放在離器件很近的地方。
5、倒角規則
PCB設計中應避免產生銳角和直角, 產生不必要的輻射,同時工藝性能也不好。
6、器件去耦規則
在印制版上增加必要的去耦電容,濾除電源上的干擾信號,使電源信號穩定。
7、地線回路規則
環路最小規則,即信號線與其回路構成的環面積要盡可能小,環面積越小,對外的輻射越少,接收外界的干擾也越小。
8、電源與地線層的完整性規則
對于導通孔密集的區域,要注意避免孔在電源和地層的挖空區域相互連接,形成對平面層的分割,從而破壞平面層的完整性,并進而導致信號線在地層的回路面積增大。
9、屏蔽保護
對應地線回路規則,實際上也是為了盡量減小信號的回路面積,多見于一些比較重要的信號,如時鐘信號,同步信號。
10、走線閉環檢查規則
防止信號線在不同層間形成自環。在多層板設計中容易發生此類問題, 自環將引起輻射干擾。
11、孤立銅區控制規則
孤立銅區的出現, 將帶來一些不可預知的問題, 因此將孤立銅區與別的信號相接, 有助于改善信號質量,通常是將孤立銅區接地或刪除。
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*本文取自“電子產品世界”的《PCB元器件布局的十天技巧詳細說明》和“電子設計”的《元器件布局的10條規則》,如有侵權請聯系作者刪除。
原文標題:一文搞定PCB元器件的布局布線
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