PCB板布线的原则 最基本的?

作者&投稿:郭师 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
PCB布线的常见规则?~

1.连线精简原则:
连线要精简,尽可能短,尽量少拐弯,力求线条简单明了,特别是在高频回路中,当然为了达到阻抗匹配而需要进行特殊延长的线就例外了,例如蛇行走线等。
2.安全载流原则:
铜线的宽度应以自己所能承载的电流为基础进行设计,铜线的载流能力取决于以下因素:线宽、线厚(铜铂厚度)、允许温升等,下表给出了铜导线的宽度和导线面积以及导电电流的关系(军品标准),可以根据这个基本的关系对导线宽度进行适当的考虑。
3.电磁抗干扰原则:
电磁抗干扰原则涉及的知识点比较多,例如铜膜线的拐弯处应为圆角或斜角(因为高频时直角或者尖角的拐弯会影响电气性能)双面板两面的导线应互相垂直、斜交或者弯曲走线,尽量避免平行走线,减小寄生耦合等。

扩展资料:
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。
PCB的层数可以分为单层,双层和多层的,单层现在基本淘汰了。双层板现在音响系统中用的挺多,一般是作为功放粗狂型的板子,多层板就是指4层及4层以上的板,对于元器件的密度要求不高的一般来讲4层就足够了。
从过孔的角度可以分成通孔,盲孔,和埋孔。通孔就是一个孔是从顶层直接通到底层的;盲孔是从顶层或底层的孔穿到中间层,然后就不继续穿了,这个好处就是这个过孔的位置不是从头堵到尾的,其他层在这个过孔的位置上还是可以走线的;埋孔就是这个过孔是中间层到中间层的,被埋起来的,表面是完全看不到。
参考资料:百度百科——PCB

布线规则
  1. 一般规则
  1.1 PCB板上预划分数字、模拟、DAA(data access arrangement ,数据存取装置)信号布线区域。
  1.2 数字、模拟元器件及相应走线尽量分开并放置於各自的布线区域内。
  1.3 高速数字信号走线尽量短。
  1.4 敏感模拟信号走线尽量短。
  1.5 合理分配电源和地。
  1.6 DGND、AGND、实地分开。
  1.7 电源及临界信号走线使用宽线。
  1.8 数字电路放置於并行总线/串行DTE接口附近,DAA电路放置於电话线接口附近。
  2. 元器件放置
  2.1 在系统电路原理图中:
  a) 划分数字、模拟、DAA电路及其相关电路;
  b) 在各个电路中划分数字、模拟、混合数字/模拟元器件;
  c) 注意各IC芯片电源和信号引脚的定位。
  2.2 初步划分数字、模拟、DAA电路在PCB板上的布线区域(一般比例2/1/1),数字、模拟元器件及其相应走线尽量远离并限定在各自的布线区域内。
  Note:当DAA电路占较大比重时,会有较多控制/状态信号走线穿越其布线区域,可根据当地规则限定做调整,如元器件间距、高压抑制、电流限制等。
  2.3 初步划分完毕後,从Connector和Jack开始放置元器件:
  a) Connector和Jack周围留出插件的位置;
  b) 元器件周围留出电源和地走线的空间;
  c) Socket周围留出相应插件的位置。
  2.4 首先放置混合型元器件(如Modem器件、A/D、D/A转换芯片等):
  a) 确定元器件放置方向,尽量使数字信号及模拟信号引脚朝向各自布线区域;
  b) 将元器件放置在数字和模拟信号布线区域的交界处。
  2.5 放置所有的模拟器件:
  a) 放置模拟电路元器件,包括DAA电路;
  b) 模拟器件相互靠近且放置在PCB上包含TXA1、TXA2、RIN、VC、VREF信号走线的一面;
  c) TXA1、TXA2、RIN、VC、VREF信号走线周围避免放置高噪声元器件;
  d) 对於串行DTE模块,DTE EIA/TIA-232-E
  系列接口信号的接收/驱动器尽量靠近Connector并远离高频时钟信号走线,以减少/避免每条线上增加的噪声抑制器件,如阻流圈和电容等。
  2.6 放置数字元器件及去耦电容:
  a) 数字元器件集中放置以减少走线长度;
  b) 在IC的电源/地间放置0.1uF的去耦电容,连接走线尽量短以减小EMI;
  c) 对并行总线模块,元器件紧靠
  Connector边缘放置,以符合应用总线接口标准,如ISA总线走线长度限定在2.5in;
  d) 对串行DTE模块,接口电路靠近Connector;
  e) 晶振电路尽量靠近其驱动器件。
  2.7 各区域的地线,通常用0 Ohm电阻或bead在一点或多点相连。
  3. 信号走线
  3.1 Modem信号走线中,易产生噪声的信号线和易受干扰的信号线尽量远离,如无法避免时要用中性信号线隔离。
  Modem易产生噪声的信号引脚、中性信号引脚、易受干扰的信号引脚如下表所示:
  3.2 数字信号走线尽量放置在数字信号布线区域内;
  模拟信号走线尽量放置在模拟信号布线区域内;
  (可预先放置隔离走线加以限定,以防走线布出布线区域)
  数字信号走线和模拟信号走线垂直以减小交叉耦合。
  3.3 使用隔离走线(通常为地)将模拟信号走线限定在模拟信号布线区域。
  a) 模拟区隔离地走线环绕模拟信号布线区域布在PCB板两面,线宽50-100mil;
  b) 数字区隔离地走线环绕数字信号布线区域布在PCB板两面,线宽50-100mil,其中一面PCB板边应布200mil宽度。
  3.4 并行总线接口信号走线线宽>10mil(一般为12-15mil),如/HCS、/HRD、/HWT、/RESET。
  3.5 模拟信号走线线宽>10mil(一般为12-15mil),如MICM、MICV、SPKV、VC、VREF、TXA1、TXA2、RXA、TELIN、TELOUT。
  3.6 所有其它信号走线尽量宽,线宽>5mil(一般为 10mil),元器件间走线尽量短(放置器件时应预先考虑)。
  3.7 旁路电容到相应IC的走线线宽>25mil,并尽量避免使用过孔。
  3.8 通过不同区域的信号线(如典型的低速控制/状态信号)应在一点(首选)或两点通过隔离地线。如果走线只位於一面, 隔离地线可走到PCB的另一面以跳过信号走线而保持连续。
  3.9 高频信号走线避免使用90度角弯转,应使用平滑圆弧或45度角。
  3.10 高频信号走线应减少使用过孔连接。
  3.11 所有信号走线远离晶振电路。
  3.12 对高频信号走线应采用单一连续走线,避免出现从一点延伸出几段走线的情况。
  3.13 DAA电路中,穿孔周围(所有层面)留出至少60mil的空间。
  3.14 清除地线环路,以防意外电流回馈影响电源。
  4. 电源
  4.1 确定电源连接关系。
  4.2 数字信号布线区域中,用10uF电解电容或钽电容与0.1uF瓷片电容并联後接在电源/地之间。在PCB板电源入口端和最远端各放置一处,以防电源尖峰脉冲引发的噪声干扰。
  4.3 对双面板,在用电电路相同层面中,用两边线宽为 200mil的电源走线环绕该电路。(另一面须用数字地做相同处理)
  4.4 一般地,先布电源走线,再布信号走线。
  5. 地
  5.1双面板中,数字和模拟元器件(除DAA)周围及下方未使用之区域用数字地或模拟地区域填充,各层面同类地区域连接在一起,不同层面同类地区域通过多个过孔相连:Modem DGND引脚接至数字地区域,AGND引脚接至模拟地区域;数字地区域和模拟地区域用一条直的空隙隔开。
  5.2 四层板中,使用数字和模拟地区域覆盖数字和模拟元器件(除DAA);Modem DGND引脚接至数字地区域,AGND引脚接至模拟地区域;数字地区域和模拟地区域用一条直的空隙隔开。
  5.3 如设计中须EMI过滤器,应在接口插座端预留一定空间,绝大多数EMI器件(Bead/电容)均可放置在该区域;未使用之区域用地区域填充,如有屏蔽外壳也须与之相连。
  5.4 每个功能模块电源应分开。功能模块可分为:并行总线接口、显示、数字电路(SRAM、EPROM、Modem)和DAA等,每个功能模块的电源/地只能在电源/地的源点相连。
  5.5 对串行DTE模块,使用去耦电容减少电源耦合,对电话线也可做相同处理。
  5.6 地线通过一点相连,如可能,使用Bead;如抑制EMI需要,允许地线在其它地方相连。
  5.7 所有地线走线尽量宽,25-50mil。
  5.8 所有IC电源/地间的电容走线尽量短,并不要使用过孔。
  6. 晶振电路
  6.1 所有连到晶振输入/输出端(如XTLI、XTLO)的走线尽量短,以减少噪声干扰及分布电容对Crystal的影响。XTLO走线尽量短,且弯转角度不小於45度。(因XTLO连接至上升时间快,大电流之驱动器)
  6.2 双面板中没有地线层,晶振电容地线应使用尽量宽的短线连接至器件上离晶振最近的DGND引脚,且尽量减少过孔。
  6.3 如可能,晶振外壳接地。
  6.4 在XTLO引脚与晶振/电容节点处接一个100 Ohm电阻。
  6.5 晶振电容的地直接连接至 Modem的GND引脚,不要使用地线区域或地线走线来连接电容和Modem的GND引脚。
  7. 使用EIA/TIA-232接口的独立Modem设计
  7.1 使用金属外壳。 如果须用塑料外壳,应在内部贴金属箔片或喷导电物质以减小EMI。
  7.2 各电源线上放置相同模式的Choke。
  7.3 元器件放置在一起并紧靠EIA/TIA-232接口的Connector。
  7.4 所有EIA/TIA-232器件从电源源点单独连接电源/地。电源/地的源点应为板上电源输入端或调压芯片的输出端。
  7.5 EIA/TIA-232电缆信号地接至数字地。
  针对模拟信号,再作一些详细说明:
  模拟电路的设计是工程师们最头疼、但也是最致命的设计部分,尽管目前数字电路、大规模集成电路的发展非常迅猛,但是模拟电路的设计仍是不可避免的,有时也是数字电路无法取代的,例如 RF 射频电路的设计!这里将模拟电路设计中应该注意的问题总结如下,有些纯属经验之谈,还望大家多多补充、多多批评指正!…
  (1)为了获得具有良好稳定性的反馈电路,通常要求在反馈环外面使用一个小电阻或扼流圈给容性负载提供一个缓冲。
  (2)积分反馈电路通常需要一个小电阻(约 560 欧)与每个大于 10pF 的积分电容串联。
  (3)在反馈环外不要使用主动电路进行滤波或控制 EMC 的 RF 带宽,而只能使用被动元件(最好为 RC 电路)。仅仅在运放的开环增益比闭环增益大的频率下,积分反馈方法才有效。在更高的频率下,积分电路不能控制频率响应。
  (4)为了获得一个稳定的线性电路,所有连接必须使用被动滤波器或其他抑制方法(如光电隔离)进行保护。
  (5)使用 EMC 滤波器,并且与 IC 相关的滤波器都应该和本地的 0V 参考平面连接。
  (6)在外部电缆的连接处应该放置输入输出滤波器,任何在没有屏蔽系统内部的导线连接处都需要滤波,因为存在天线效应。另外,在具有数字信号处理或开关模式的变换器的屏蔽系统内部的导线连接处也需要滤波。
  (7)在模拟 IC 的电源和地参考引脚需要高质量的 RF 去耦,这一点与数字 IC 一样。但是模拟 IC 通常需要低频的电源去耦,因为模拟元件的电源噪声抑制比(PSRR)在高于 1KHz 后增加很少。在每个运放、比较器和数据转换器的模拟电源走线上都应该使用 RC 或 LC 滤波。电源滤波器的拐角频率应该对器件的 PSRR 拐角频率和斜率进行补偿,从而在整个工作频率范围内获得所期望的 PSRR 。
  (8)对于高速模拟信号,根据其连接长度和通信的最高频率,传输线技术是必需的。即使是低频信号,使用传输线技术也可以改善其抗干扰性,但是没有正确匹配的传输线将会产生天线效应。
  (9)避免使用高阻抗的输入或输出,它们对于电场是非常敏感的。
  (10)由于大部分的辐射是由共模电压和电流产生的,并且因为大部分环境的电磁干扰都是共模问题产生的,因此在模拟电路中使用平衡的发送和接收(差分模式)技术将具有很好的 EMC 效果,而且可以减少串扰。平衡电路(差分电路)驱动不会使用 0V 参考系统作为返回电流回路,因此可以避免大的电流环路,从而减少 RF 辐射。
  (11)比较器必须具有滞后(正反馈),以防止因为噪声和干扰而产生的错误的输出变换,也可以防止在断路点产生振荡。不要使用比需要速度更快的比较器(将 dV/dt 保持在满足要求的范围内,尽可能低)。
  (12)有些模拟 IC 本身对射频场特别敏感,因此常常需要使用一个安装在 PCB 上,并且与 PCB 的地平面相连接的小金属屏蔽盒,对这样的模拟元件进行屏蔽。注意,要保证其散热条件。
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1 电源、地线的处理

既使在整个PCB板中的布线完成得都很好,但由于电源、 地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,有时甚至影响到产品的成功率。所以对电、 地线的布线要认真对待,把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度,以保证产品的质量。 对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因, 现只对降低式抑制噪音作以表述: 众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。 尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,通常信号线宽为:0.2~0.3mm,最经细宽度可达0.05~0.07mm,电源线为1.2~2.5 mm 对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用) 用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板,电源,地线各占用一层。
2 数字电路与模拟电路的共地处理

现在有许多PCB不再是单一功能电路(数字或模拟电路),而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题,特别是地线上的噪音干扰。 数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强,对信号线来说,高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件,对地线来说,整人PCB对外界只有一个结点,所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题,而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连,只是在PCB与外界连接的接口处(如插头等)。数字地与模拟地有一点短接,请注意,只有一个连接点。也有在PCB上不共地的,这由系统设计来决定。
3 信号线布在电(地)层上

在多层印制板布线时,由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多,再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量,成本也相应增加了,为解决这个矛盾,可以考虑在电(地)层上进行布线。首先应考虑用电源层,其次才是地层。因为最好是保留地层的完整性。
4 大面积导体中连接腿的处理

在大面积的接地(电)中,常用元器件的腿与其连接,对连接腿的处理需要进行综合的考虑,就电气性能而言,元件腿的焊盘与铜面满接为好,但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如:①焊接需要大功率加热器。②容易造成虚焊点。所以兼顾电气性能与工艺需要,做成十字花焊盘,称之为热隔离(heat shield)俗称热焊盘(Thermal),这样,可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少。多层板的接电(地)层腿的处理相同。
5 布线中网络系统的作用

在许多CAD系统中,布线是依据网络系统决定的。网格过密,通路虽然有所增加,但步进太小,图场的数据量过大,这必然对设备的存贮空间有更高的要求,同时也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响。而有些通路是无效的,如被元件腿的焊盘占用的或被安装孔、定们孔所占用的等。网格过疏,通路太少对布通率的影响极大。所以要有一个疏密合理的网格系统来支持布线的进行。 标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸(2.54mm),所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍数,如:0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。
6 设计规则检查(DRC)

布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求,一般检查有如下几个方面: 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。 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。 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。 模拟电路和数字电路部分,是否有各自独立的地线。 后加在PCB中的图形(如图标、注标)是否会造成信号短路。 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。 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。概述 本文档的目的在于说明使用PADS的印制板设计软件PowerPCB进行印制板设计的流程和一些注意事项,为一个工作组的设计人员提供设计规范,方便设计人员之间进行交流和相互检查。

PCB板布线的基本原则包括以下几点:
1. 电流路径优化:确保电流在PCB板上的路径尽可能短、直接和低阻,以减少电阻和电压降,提高电路性能和稳定性。
2.
信号完整性:为了保证信号的准确传输和避免干扰,应遵循信号传输线的长度匹配、差分线的对称布局、信号与地平面的规划等原则,减少信号的反射和串扰。
3. 引脚分配合理:根据电路设计要求和信号特性,合理安排元件的引脚布局,以减少引脚之间的互相干扰和串扰,并便于焊接和维修。
4. 电源和地平面规划:为了提供稳定的电源和有效的地引线,应规划电源和地平面,并确保它们的连续性和足够的导电性,以降低功耗和干扰。
5. 规避干扰源:布局时应避开可能产生干扰的电路或元件,如高频和高功率部分、开关电源、放大器等,以减少对其他信号的干扰。
6. 高频信号处理:对于高频信号,应采用差分线、阻抗匹配、规划地引线等措施,减少信号损耗和干扰。
7. 热管理:对于高功率元件或需要散热的部分,应考虑散热器的布局和风扇的通风,以保持电路的温度稳定和可靠性。
8. 设备尺寸和机械支持:根据设备的尺寸限制和机械支持要求,合理规划PCB板的布局,确保其与外壳或其他组件的适配性和稳固性。

总的来说PCB布线这个活也是需要自己在实践操作中积累经验的。首先,PCB板的整体元件布局要尽可能的做到合理,不然走线会乱七八糟;具体走线一般笼统的说,如有RF射频/音频/I2C要注意屏蔽/包地/走差分线等处理;高速数据(如CPU连接RAM的线)要走等长线;PCB板整体的地要尽可能大;各器件供电的走线宽度要达到要求;有射频的输出线要预留好做阻抗线的条件。这里也不能一下说的很全,有时间可以多参考别人画的一些板,总之就是要自己实践,去做了自然会明白一些道理。


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