完成了元器件的布局,就可以开始这些器件之间的管脚连线了,也就是本章要讲的PCB布线。讨论PCB布线的文章很多,各种知识点、技能点的技巧文章分布在网上,但核心的其实就3点:

  1. 要实现原理图中所要求的功能:要让工厂能够以最具性价比的方式加工出合格的板子来,工程师或着PCBA厂商能将元器件方便地安装在板子上、调试成功;
  2. 要保证系统需要的性能:太多不同的信号线 - 有高速数字的、有对噪声比较敏感的模拟小信号、有大电流的电源供电等,要保证系统的性能你必须让每个器件的“能源供应”充裕,让信号和信号之间和睦相处、互不干扰 - 每个信号线里面都是以电流的形式在传输,而电流产生电、磁场,如何让每个信号线之间的电磁场串扰(Crosstalk)降到最低?所以才有接地、阻抗匹配、电源去偶、大面积铺地、相邻两层垂直走线等等的设计要求。这些处理都是为了避免相互之间的电磁干扰,只有从这个本质出发才能够彻底解决板子上的所有问题;
  3. 要直观、美观:板子也是给人看的,不仅让自己觉得是个赏心悦目的做品,更重要的是在自己调试、其他人测试、安装、使用体验的时候能够凭着直觉了解到板子上所有的器件及其说明,丝印的放置和设置也是很重要的。

在pcb的设计中,不仅仅只在于原理图,pcb的布线也是完成成品的重要步骤,尤其对于高速板来说布线的质量决定着板子的性能

下面给大家介绍一些基础的pcb布线规则和要点:

一、布线优先级

(1)电源、模拟信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先;

(2)从关系最复杂的器件着手布线,从连线最密集的地方开始布线;

(3)尽量为时钟信号、高频信号、敏感信号等关键信号提供专门的布线层,并保证其最小的回路面积。必要时应采取屏蔽和加大安全间距等方法。保证信号质量;

(4)有阻抗控制要求的网络应布置在阻抗控制层上,须避免其信号跨分割。

二、电源线、地线的处理:

(1)一般来说会在电源线输入或者输出端添加电容进行滤波,(且电容要紧靠电源放置)减少干扰,在电源、地线之间加上去耦电容;

(2)对于电源线来说使它的线宽更宽,电流越大使用的线宽越宽;

(3)当信号越多,板子的大小又不能修改时,我们可能做成多层板,让电源线、地线、信号线各占一层。
三、布线窜扰控制

(1)布线时尽力遵循3W原则(线与线之间的距离保持3倍线宽。是为了减少线间串扰,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)

(2)窜扰控制:串扰(CrossTalk)是指PCB上不同网络之间因较长的平行布线引起的相互干扰,主要是由于平行线间的分布电容和分布电感的作用。

克服串扰的主要措施是

  1. 加大平行布线的间距,遵循3W规则;
  2. 在平行线间插入接地的隔离线;
  3. 减小布线层与地平面的距离;
  4. 相邻平面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;

四、布线的一般规则要求

(1)小的分立器件走线须对称,间距比较密的SMT焊盘引线应从焊盘外部连接,不允许在焊盘中间直接连接;

(2)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;

(3)走线不允许出现STUB;

(4) 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。在某些条件下,如接插件引出线,BGA封装的引出线类似的结构时,因间距过小可能无法避免线宽的变化,应该尽量减少中间不一致部分的有效长度;

(5)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;

(6)PCB设计中应避免产生锐角和直角,产生不必要的辐射,同时PCB生产工艺性能也不好;