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一文搞定PCB元器件的布局布线

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PCB设计90%在器件布局,10%在布线,如果PCB设计得好,可以起到事半功倍的效果,也可以提高PCB的电气特性。

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比如若想要提高工作效率,则需要注意走线的空间,防止因空间不足而重新走线;或者不想在焊板时发现无法焊接,则需要注意元器件之间的摆放位置和考虑板边距离等因素;以及如果想要一块看上去好看又好调试的PCB板,就更加需要注重PCB的整体布局问题。这些都要提前做好规划,才能使PCB板达到对称、整洁、美观的效果。

当然,同一个电路图,100个电子工程师会有1000种布线方案,因为设计电路板也是艺术创作的一个过程,不同的人眼中也有不同的美学标准,所以我们不定义固定的PCB布局走线标准,但是给大家提供一个基本的思路,设计者们可以根据这些,设计出自己心中最美的PCB板。

PCB布局的技巧

1、弄清电路板物理限制

摆放元器件之前,先确定电路板的安装孔、边缘接插件的位置以及电路板的机械尺寸限制。

2、弄清电路板制作工艺

电路的组装工艺和测试流程、是否需要对PCB V型切槽预留空间、元器件焊接工艺等。

3、给集成芯片留下喘气空间

摆放元器件时,尽可能在它们之间留下至少350mil的距离,对于引脚多的芯片,留的空间需要更大。

4、相同器件方向一致

对于相同的器件,尽可能保持一致队形。便于后期电路板的组装、检查和测试,且保证焊点一致高。

5、减少引线交叉

通过调整器件位置和方向,减少引线交叉。可以为后面布线节省大量的精力。

6、先摆放电路边缘器件

对于因受机械限制而无法任意移动的器件,要先进行摆放,比如电路板上的外部接插件、开关、USB端口等。

7、避免器件之间冲突

绝对避免为了在小的电路板中布线而将器件的焊盘重叠共用,或使得器件边缘重叠,最好在所有器件之间保持40mil的距离。

8、将器件尽量放在同一面

电路板上的器件是通过自动器件摆放机器完成,器件只在一面,生产PCB过程只需要一遍即可,否则就需要两次器件摆放,浪费生产时间也浪费成本。

9、保持芯片管脚和器件极性一致

电路板上元器件的极性和方向凌乱的话,对于成功焊接电路板有阻碍。

10、器件位置与原理图上相似

设计原理图时,就已经优化了器件之间的位置关系(连线最短、交叉最少),所以按照原理图上器件位置来摆放PCB器件会更合理。

PCB布线的规则

1、走线的方向控制规则

即相邻层的走线方向成正交结构。避免将不同的信号线在相邻层走成同一方向,以减少不必要的层间窜扰;当由于板结构限制(如某些背板)难以避免出现该情况,特别是信号速率较高时,应考虑用地平面隔离各布线层,用地信号线隔离各信号线。

2、走线的开环检查规则

一般不允许出现一端浮空的布线(Dangling Line), 主要是为了避免产生"天线效应",减少不必要的干扰辐射和接受,否则可能带来不可预知的结果。

3、阻抗匹配检查规则

同一网络的布线宽度应保持一致,线宽的变化会造成线路特性阻抗的不均匀,当传输的速度较高时会产生反射,在设计中应该尽量避免这种情况。

4、走线长度控制规则

即短线规则,在设计时应该尽量让布线长度尽量短,以减少由于走线过长带来的干扰问题,特别是一些重要信号线,如时钟线,务必将其振荡器放在离器件很近的地方。

5、倒角规则

PCB设计中应避免产生锐角和直角, 产生不必要的辐射,同时工艺性能也不好。

6、器件去耦规则

在印制版上增加必要的去耦电容,滤除电源上的干扰信号,使电源信号稳定。

7、地线回路规则

环路最小规则,即信号线与其回路构成的环面积要尽可能小,环面积越小,对外的辐射越少,接收外界的干扰也越小。

8、电源与地线层的完整性规则

对于导通孔密集的区域,要注意避免孔在电源和地层的挖空区域相互连接,形成对平面层的分割,从而破坏平面层的完整性,并进而导致信号线在地层的回路面积增大。

9、屏蔽保护

对应地线回路规则,实际上也是为了尽量减小信号的回路面积,多见于一些比较重要的信号,如时钟信号,同步信号。

10、走线闭环检查规则

防止信号线在不同层间形成自环。在多层板设计中容易发生此类问题, 自环将引起辐射干扰。

11、孤立铜区控制规则

孤立铜区的出现, 将带来一些不可预知的问题, 因此将孤立铜区与别的信号相接, 有助于改善信号质量,通常是将孤立铜区接地或删除。

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