LAYOUT設計一般規(guī)則

1、1 . 一般規(guī)則1.1 PCB板上預劃分數字、模擬、 DAA信號布線區(qū)域。1.2 數字、模擬元器件及相應走線盡量分開并放置於各自的布線區(qū)域內。1.3 高速數字信號走線盡量短。1.4 敏感模擬信號走線盡量短。1.5 合理分配電源和地。1.6 DGND、AGND、實地分開。1.7 電源及臨界信號走線使用寬線。1.8 數字電路放置於并行總線 /串彳T DTE接口附近，DAA電路放置於電話線接口附近。2 .元器件放置2.1 在系統(tǒng)電路原理圖中：a）劃分數字、模擬、DAA電路及其相關電路；b）在各個電路中劃分數字、模擬、混合數字/模擬元器件；c）注意各IC芯片電源和信號引腳的定位。2.2 初步劃分數字、

2、模擬、 DAA電路在PCB板上的布線區(qū)域（一般比例2/1/1）,數字、模擬元器件及其相應走 線盡量遠離并限定在各自的布線區(qū)域內。Note:當DAA電路占較大比重時，會有較多控制/狀態(tài)信號走線穿越其布線區(qū)域，可根據當地規(guī)則限定做調整，如元器件間距、高壓抑制、電流限制等。2.3 初步劃分完畢后，從 Connector和Jack開始放置元器件：a） Connector和Jack周圍留出插件的位置；b）元器件周圍留出電源和地走線的空間；c） Socket周圍留出相應插件的位置。2.4 首先放置混合型元器件（如Modem器件、A/D、D/A轉換芯片等）:a）確定元器件放置方向，盡量使數字信號及模擬信號引

3、腳朝向各自布線區(qū)域；b）將元器件放置在數字和模擬信號布線區(qū)域的交界處。2.5 放置所有的模擬器件：a）放置模擬電路元器件，包括 DAA電路；b）模擬器件相互靠近且放置在PCB上包含TXA1、TXA2、RIN、VC、VREF信號走線的一面；c） TXA1、TXA2、RIN、VC、VREF信號走線周圍避免放置高噪聲元器件；d）對於串行 DTE 模塊,DTE EIA/TIA-232-E系列接口信號的接收/驅動器盡量靠近Connector并遠離高頻時鐘信號走線，以減少/避免每條線上增加的噪聲抑制器件，如電容等阻流圈和。1.6 放置數字元器件及去耦電容：a）數字元器件集中放置以減少走線長度；b）在IC的

4、電源/地間放置0.1uF的去耦電容，連接走線盡量短以減小電磁干擾（EMI）;c）對并行總線模塊，元器件緊靠Connector邊緣放置，以符合應用總線接口標準，如 ISA總線走線長度限定在 2.5in ;d）對串行DTE模塊，接口電路靠近 Connector ;e）晶振電路盡量靠近其驅動器件。1.7 各區(qū)域的地線，通常用 0 Ohm電阻或bead在一點或多點相連。3 .信號走線3.1 Modem信號走線中，易產生噪聲的信號線和易受干擾的信號線盡量遠離，如無法避免時要用中性信號線隔離。Modem易產生噪聲的信號引腳、中性信號引腳、易受干擾的信號引腳如下表所示：3.2 數字信號走線盡量放置在數字信號

5、布線區(qū)域內；模擬信號走線盡量放置在模擬信號布線區(qū)域內；（可預先放置隔離走線加以限定，以防走線布出布線區(qū)域）數字信號走線和模擬信號走線垂直以減小交叉耦合。3.3 使用隔離走線（通常為地）將模擬信號走線限定在模擬信號布線區(qū)域。a）模擬區(qū)隔離地走線環(huán)繞模擬信號布線區(qū)域布在PCB板兩面，線寬50-100mil ;b）數字區(qū)隔離地走線環(huán)繞數字信號布線區(qū)域布在PCB板兩面，線寬50-100mil ,其中一面PCB板邊應布200mil寬度。3.4 并行總線接口信號走線線寬>10mil（一般為 12-15mil）,如/HCS、/HRD、/HWT、/RESET。3.5 模擬信號走線線寬 >10mil

6、（一般為 12-15mil）,如 MICM、MICV、SPKV、VC、VREF、TXA1、TXA2、RXA、 TELIN、TELOUT 。3.6 所有其它信號走線盡量寬，線寬>5mil（一般為10mil）,元器件間走線盡量短（放置器件時應預先考慮）。3.7 旁路電容到相應IC的走線線寬>25mil ,并盡量避免使用過孔 。3.8 通過不同區(qū)域的信號線（如典型的低速控制/狀態(tài)信號）應在一點（首選）或兩點通過隔離地線。如果走線只位於 一面，隔離地線可走到 PCB的另一面以跳過信號走線而保持連續(xù)。3.9 高頻信號走線避免使用 90度角彎轉，應使用平滑圓弧或45度角。3.10 高頻信號走線

7、應減少使用過孔連接。3.11 所有信號走線遠離晶振電路。3.12 對高頻信號走線應采用單一連續(xù)走線，避免出現從一點延伸出幾段走線的情況。3.13 DAA電路中，穿孔周圍（所有層面）留出至少60mil的空間。3.14 清除地線環(huán)路，以防意外電流回饋影響電源。4 .電源4.1 確定電源連接關系。4.2 數字信號布線區(qū)域中，用 10uF電解電容或鋰電容與 0.1uF瓷片電容并聯后接在電源 /地之間.在PCB板電 源入口端和最遠端各放置一處，以防電源尖峰脈沖引發(fā)的噪聲干擾。4.3 對雙面板，在用電電路相同層面中，用兩邊線寬為200mil的電源走線環(huán)繞該電路。（另一面須用數字地做相同處理）4.4 一般地

8、，先布電源走線，再布信號走線。5 .地5.1 雙面板中，數字和模擬元器件（除DAA）周圍及下方未使用之區(qū)域用數字地或模擬地區(qū)域填充，各層面同類地區(qū)域連接在一起，不同層面同類地區(qū)域通過多個過孔相連：Modem DGND 引腳接至數字地區(qū)域，AGND引腳接至模擬地區(qū)域；數字地區(qū)域和模擬地區(qū)域用一條直的空隙隔開。5.2 四層板中，使用數字和模擬地區(qū)域覆蓋數字和模擬元器件（除DAA） ; Modem DGND引腳接至數字地區(qū)域，AGND引腳接至模擬地區(qū)域；數字地區(qū)域和模擬地區(qū)域用一條直的空隙隔開。5.3 如設計中須EMI過濾器，應在接口插座端預留一定空間，絕大多數EMI器件（Bead/電容）均可放置在

9、該區(qū)域;未使用之區(qū)域用地區(qū)域填充，如有屏蔽外殼也須與之相連。5.4 每個功能模塊電源應分開。功能模塊可分為：并行總線接口、顯示、數字電路（SRAM、EPROM、Modem）和DAA等，每個功能模塊的電源 /地只能在電源/地的源點相連。5.5 對串行DTE模塊，使用去耦電容減少電源耦合，對電話線也可做相同處理。5.6 地線通過一點相連，如可能，使用 Bead ;如抑制EMI需要，允許地線在其它地方相連。5.7 所有地線走線盡量寬，25-50mil。5.8 所有IC電源/地間的電容走線盡量短，并不要使用過孔。6 .晶振電路6.1 所有連到晶振輸入/輸出端（如XTLI、XTLO）的走線盡量短，以減少

10、噪聲干擾及分布電容對Crystal的影響。XTLO走線盡量短，且彎轉角度不小於45度。（因XTLO連接至上升時間快，大電流之驅動器）6.2 雙面板中沒有地線層，晶振電容地線應使用盡量寬的短線連接至器件上離晶振最近的DGND弓|腳，且盡量減少過孔。6.3 如可能，晶振外殼接地。6.4 在XTLO引腳與晶振/電容節(jié)點處接一個 100 Ohm電阻。6.5 晶振電容的地直接連接至Modem的GND弓I腳，不要使用地線區(qū)域或地線走線來連接電容和Modem的GND引腳。7 .使用EIA/TIA-232 接口的獨立 Modem 設計7.1 使用金屬外殼。如果須用塑料外殼，應在內部貼金屬箔片或噴導電物質以減小

11、EMI。7.2 各電源線上放置相同模式的Choke。7.3 元器件放置在一起并緊靠EIA/TIA-232 接口的Connector。7.4 所有EIA/TIA-232器件從電源源點單獨連接電源 /地。電源/地的源點應為板上電源輸入端或調壓芯片的輸出 端。7.5 EIA/TIA-232 電纜信號地接至數字地。針對模擬信號，再作一些詳細說明：模擬電路的設計是工程師們最頭疼、但也是最致命的設計部分，盡管目前數字電路、大規(guī)模集成電路的發(fā)展非常迅猛，但是模擬電路的設計仍是不可避免的，有時也是數字電路無法取代的，例如RF射頻電路的設計！這里將模擬電路設計中應該注意的問題總結如下，有些純屬經驗之談，還望大家

12、多多補充、多多批評指正！.（1）為了獲得具有良好穩(wěn)定性的反饋電路，通常要求在反饋環(huán)外面使用一個小電阻或扼流圈給容性負 載提供一個緩沖。（2）積分反饋電路通常需要一個小電阻（約 560歐）與每個大于 10pF的積分電容串聯。（3）在反饋環(huán)外不要使用主動電路進行濾波或控制EMC的RF帶寬，而只能使用被動元件（最好為RC電路）。僅僅在運放的開環(huán)增益比閉環(huán)增益大的頻率下，積分反饋方法才有效。在更高的頻率下，積分電 路不能控制頻率響應。(4)為了獲得一個穩(wěn)定的線性電路，所有連接必須使用被動濾波器或其他抑制方法(如光電隔離)進 行保護。(5)使用EMC濾波器，并且與IC相關的濾波器都應該和本地的0V參考平

13、面連接。(6)在外部電纜的連接處應該放置輸入輸出濾波器，任何在沒有屏蔽系統(tǒng)內部的導線連接處都需要濾 波，因為存在天線效應。另外，在具有數字信號處理或開關模式的變換器的屏蔽系統(tǒng)內部的導線連接處也需要 濾波。(7)在模擬IC的電源和地參考引腳需要高質量的RF去耦，這一點與數字IC 一樣。但是模擬IC通常需要低頻的電源去耦，因為模擬元件的電源噪聲抑制比( PSRR)在高于1KHz后增加很少。在每個運放、 比較器和數據轉換器的模擬電源走線上都應該使用RC或LC濾波。電源濾波器的拐角頻率應該對器件的PSRR拐角頻率和斜率進行補償，從而在整個工作頻率范圍內獲得所期望的PSRR 。(8)對于高速模擬信號，根

14、據其連接長度和通信的最高頻率，傳輸線技術是必需的。即使是低頻信號， 使用傳輸線技術也可以改善其抗干擾性，但是沒有正確匹配的傳輸線將會產生天線效應。(9)避免使用高阻抗的輸入或輸出，它們對于電場是非常敏感的。(10)由于大部分的輻射是由共模電壓和電流產生的，并且因為大部分環(huán)境的電磁干擾都是共模問題產生的，因此在模擬電路中使用平衡的發(fā)送和接收(差分模式)技術將具有很好的EMC效果，而且可以減少串擾。平衡電路(差分電路)驅動不會使用 0V參考系統(tǒng)作為返回電流回路，因此可以避免大的電流環(huán)路，從而 減少RF輻射。(11)比較器必須具有滯后(正反饋)，以防止因為噪聲和干擾而產生的錯誤的輸出變換，也可以防止

15、 在斷路點產生振蕩。不要使用比需要速度更快的比較器(將 dV/dt保持在滿足要求的范圍內，盡可能低)。(12)有些模擬IC本身對射頻場特別敏感，因此常常需要使用一個安裝在PCB上，并且與PCB的地平面相連接的小金屬屏蔽盒，對這樣的模擬元件進行屏蔽。注意，要保證其散熱條件。6-回答時間：2010-12-21 23:44|我來評論( W w1 > 向TA求助回答者：亂世超人|三級采納率:10%擅長領域： 網站推薦 足球 股票 創(chuàng)業(yè)投資 兩性問題 參加的活動： 暫時沒有參加的活動推薦答案1電源、地線的處理 既使在整個PCB板中的布線完成得都很好，但由于電源、地線的考慮不周到而引起的干擾，會使產

16、品的性能下降，有時甚至影響到產品的成功率。所以對電、地線的布線要認真對待，把電、地線所產生的噪音干擾降到最低限度，以保證產品的質量。對每個從事電子產品設計的工程人員來說都明白地線與電源線之間噪音所產生的原因，現只對降低式抑制噪音作以表述：眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。 盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關系是：地線電源線>信號線，通常信號線寬為：0.20.3mm,最經細寬度可達 0.050.07mm,電源線為1.22.5 mm 對數字電路的 PCB可用寬的地導線組成一個回路，即構成一個地網來使用（模擬電路的地不能這樣使用）用大面積銅層作地線用，在印制板 上把

17、沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。或是做成多層板，電源，地線各占用一層。2、數字電路與模擬電路的共地處理 現在有許多PCB不再是單一功能電路（數字或模擬電路），而是由數字電路和模擬電路混 合構成的。因此在布線時就需要考慮它們之間互相干擾問題，特別是地線上的噪音干擾。數字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強，對信號線來說，高頻的信號線盡可能遠離敏感的模擬電路器件，對地線來說，整人PCB對外界只有一個結點，所以必須在PCB內部進行處理數、模共地的問題，而在板內部數字地和模擬地實際上是分開的它們之間互不相連，只是在PCB與外界連接的接口處（如插頭等）。數字地與模擬地有一點短接，請注意，只有一個連接點

18、。也有在 PCB上不共地的，這由系統(tǒng)設計來決定。3、信號線布在電（地）層上在多層印制板布線時，由于在信號線層沒有布完的線剩下已經不多，再多加層數就會造成浪費也會給生產增加一定的工作量，成本也相應增加了，為解決這個矛盾，可以考慮在電（地）層上 進行布線。首先應考慮用電源層，其次才是地層。因為最好是保留地層的完整性。4、大面積導體中連接腿的處理在大面積的接地（電）中，常用元器件的腿與其連接，對連接腿的處理需要進行綜合的考慮，就電氣性能而言，元件腿的焊盤與銅面滿接為好，但對元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如:焊接需要大功率加熱器。容易造成虛焊點。所以兼顧電氣性能與工藝需要，做成十字花焊盤，稱之為熱隔

19、離（heat shield ）俗稱熱焊盤（Thermal ）,這樣，可使在焊接時因截面過分散熱而產生虛焊點的可能性大大 減少。多層板的接電（地）層腿的處理相同。5、布線中網絡系統(tǒng)的作用在許多CAD系統(tǒng)中，布線是依據網絡系統(tǒng)決定的。網格過密，通路雖然有所增加，但步進太小，圖場的數據量過大，這必然對設備的存貯空間有更高的要求，同時也對象計算機類電子產品的運 算速度有極大的影響。而有些通路是無效的，如被元件腿的焊盤占用的或被安裝孔、定們孔所占用的等。網格過疏，通路太少對布通率的影響極大。 所以要有一個疏密合理的網格系統(tǒng)來支持布線的進行。標準元器件兩腿之間的距離為0.1英寸（2.54mm）,所以網格系

20、統(tǒng)的基礎一般就定為 0.1英寸（2.54 mm）或小于0.1英寸的整倍數, 如：0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。6、設計規(guī)則檢查（DRC）布線設計完成后，需認真檢查布線設計是否符合設計者所制定的規(guī)則，同時也需確 認所制定的規(guī)則是否符合印制板生產工藝的需求，一般檢查有如下幾個方面：線與線，線與元件焊盤，線與貫通孔，元件焊盤與貫通孔， 貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿足生產要求。電源線和地線的寬度是否合適，電源與地線之間是否緊耦合（低的波阻抗 ）？在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。對于關鍵的信號線是否采取了最佳措施，如長度最短，加保護線，輸入線及輸出線被明顯地分開。模擬電

21、路和數字電路部分，是否有各自獨立的地線。后加在PCB中的圖形（如圖標、注標）是否會造成信號短路。對一些不理想的線形進行修改。在PCB上是否加有工藝線？阻焊是否符合生產工藝的要求，阻焊尺寸是否合適，字符標志是否壓在器件焊盤上， 以免影響電裝質量。多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小，如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。概述本文檔的目的在于說明使用PADS的印制板設計軟件 PowerPCB進行印制板設計的流程和一些注意事項，為一個工作組的設計人員提供設計規(guī)范，方便設計人員之間進行交流和相互檢查。2、設計流程 PCB的設計流程分為 網表輸入、規(guī)則設置、元器件布局、布線、檢查、復查、輸出六個步驟.2

22、.1 網表輸入網表輸入有兩種方法，一種是使用PowerLogic 的OLE PowerPCB Connection 功能，選擇 Send Netlist ,應用OLE功能，可以隨時保持原理圖和PCB圖的一致，盡量減少出錯的可能。另一種方法是直接在 PowerPCB中裝載網表，選擇 File->Import ,將原理圖生成的網表輸入進來。2.2 規(guī)則設置如果在原理圖設計階段就已經把PCB的設計規(guī)則設置好的話，就不用再進行設置這些規(guī)則了，因為輸入網表時，設計規(guī)則已隨網表輸入進PowerPCB 了。如果修改了設計規(guī)則，必須同步原理圖，保證原理圖和PCB的一致。除了設計規(guī)則和層定義外，還有一些規(guī)

23、則需要設置，比如Pad Stacks ,需要修改標準過孔的大小。如果設計者新建了一個焊盤或過孔，一定要加上Layer 25 。注意：PCB設計規(guī)則、層定義、過孔設置、 CAM輸出設置已經作成缺省啟動文件，名稱為 Default.stp ,網 表輸入進來以后，按照設計的實際情況，把電源網絡和地分配給電源層和地層，并設置其它高級規(guī)則。在所有的規(guī)則都設置好以后，在PowerLogic 中，使用 OLE PowerPCB Connection 的Rules From PCB 功能，更新原理圖中的規(guī)則設置，保證原理圖和PCB圖的規(guī)則一致。2.3 元器件布局 網表輸入以后，所有的元器件都會放在工作區(qū)的零點

24、，重疊在一起，下一步的工作就是把這 些元器件分開，按照一些規(guī)則擺放整齊，即元器件布局。PowerPCB提供了兩種方法，手工布局和自動布局。2.3.1 手工布局1 .工具印制板的結構尺寸畫出板邊( Board Outline )。2 .將元器件分散(Disperse Components ),元器件會排列在板邊的周圍。3 .把元器件一個一個地移動、旋轉，放到板邊以內，按照一定的規(guī)則擺放整齊。2.3.2 自動布局 PowerPCB提供了自動布局和自動的局部簇布局，但對大多數的設計來說，效果并不理 想，不推薦使用。2.3.3 注意事項a.布局的首要原則是保證布線的布通率，移動器件時注意飛線的連接，把

25、有連線關系的器件放在一起b.數字器件和模擬器件要分開，盡量遠離c.去耦電容盡量靠近器件的VCCd.放置器件時要考慮以后的焊接，不要太密集e.多使用軟件提供的 Array和Union功能，提高布局的效率2.4布線布線的方式也有兩種，手工布線和自動布線。PowerPCB提供的手工布線功能十分強大，包括自動推擠、在線設計規(guī)則檢查 (DRC ),自動布線由Specctra的布線引擎進行，通常這兩種方法配合使用，常用的步驟是手工一自動一手工。2.4.1 手工布線1 .自動布線前，先用手工布一些重要的網絡，比如高頻時鐘、主電源等，這些網絡往往對走線距離、線寬、線 間距、屏蔽等有特殊的要求；另外一些特殊封裝

26、，如 BGA,自動布線很難布得有規(guī)則，也要用手工布線。2 .自動布線以后，還要用手工布線對PCB的走線進行調整。1.1.2 自動布線 手工布線結束以后，剩下的網絡就交給自動布線器來自布。選擇 Tools->SPECCTRA ,啟動 Specctra布線器的接口，設置好 DO文件，按Continue就啟動了 Specctra布線器自動布線，結束后如果布通 率為100% ,那么就可以進行手工調整布線了；如果不到100% ,說明布局或手工布線有問題，需要調整布局或手工布線，直至全部布通為止。1.1.3 注意事項a.電源線和地線盡量加粗b.去耦電容盡量與VCC直接連接c.設置Specctra的D

27、O文件時，首先添加 Protect all wires 命令，保護手工布的線不被自動布線器重布d.如果有混合電源層，應該將該層定義為Split/mixed Plane ,在布線之前將其分割，布完線之后，使用 PourManager 的 Plane Connect 進行覆銅e.將所有的器件管腳設置為熱焊盤方式，做法是將Filter設為Pins,選中所有的管腳，修改屬性，在 Thermal選項前打勾f.手動布線時把 DRC選項打開，使用動態(tài)布線( Dynamic Route )2.5 檢查檢查的項目有間距（Clearance ）、連接性（Connectivity ）、高速規(guī)則（High Speed

28、 ）和電源層（Plane）,這些項目可以選擇 Tools->Verify Design 進行。如果設置了高速規(guī)則，必須檢查，否則可以跳過 這一項。檢查出錯誤，必須修改布局和布線。 注意：有些錯誤可以忽略，例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外，檢查間距時會出錯；另外每次修改過走線和過孔之后，都要重新覆銅一次。2.6 復查復查根據“PCB僉查表”，內容包括設計規(guī)則，層定義、線寬、間距、焊盤、過孔設置；還要重點復查器件布局的合理性，電源、地線網絡的走線，高速時鐘網絡的走線與屏蔽，去耦電容的擺放和連接等。 復查不合格，設計者要修改布局和布線，合格之后，復查者和設計者分別簽字。2.7

29、 設計輸出 PCB設計可以輸出到打印機或輸出光繪文件。打印機可以把PCB分層打印，便于設計者和復查者檢查；光繪文件交給制板廠家，生產印制板。光繪文件的輸出十分重要，關系到這次設計的成敗，下 面將著重說明輸出光繪文件的注意事項。a.需要輸出的層有布線層（包括頂層、底層、中間布線層）、電源層（包括 VCC層和GND層）、絲印層（包 括頂層絲印、底層絲?。⒆韬笇樱ò攲幼韬负偷讓幼韬福?，另外還要生成鉆孔文件（ NC Drill ） b.如果電源層設置為 Split/Mixed ,那么在 Add Document 窗口的Document項選擇 Routing ,并且每次輸出光繪文 件之前，都要對

30、PCB圖使用Pour Manager 的Plane Connect 進行覆銅；如果設置為 CAM Plane ,則選擇Plane ,在設置Layer項的時候，要把 Layer25加上，在Layer25層中選擇 Pads和Viasc.在設備設置窗口（按 Device Setup ）,將 Aperture的值改為199 d.在設置每層的 Layer時， 將Board Outline 選上設置絲印層的 Layer時，不要選擇 Part Type ,選擇頂層（底層）和絲印層的 Outline、 Text、Linef.設置阻焊層的Layer時，選擇過孔表示過孔上不加阻焊，不選過孔表示家阻焊，視具體情況確

31、定g.生成鉆孔文件時，使用 PowerPCB的缺省設置，不要作任何改動h.所有光繪文件輸出以后，用 CAM350打開并打印，由設計者和復查者根據“PCB僉查表”檢查過孔（via）是多層PCB的重要組成部分之一，鉆孔的費用通常占 PCB制板費用的30%到40%。簡單的說來，PCB上的每一個孔都可以稱之為過孔。從作用上看，過孔可以分成兩類：一是用作各層間 的電氣連接；二是用作器件的固定或定位。如果從工藝制程上來說，這些過孔一般又分為三類，即盲孔 （blind via）、埋孔（buried via）和通孔（through via）。盲孔位于印刷線路板的頂層和底層表面，具有一定深度，用于表層線路和 下

32、面的內層線路的連接，孔的深度通常不超過一定的比率（孔徑）。埋孔是指位于印刷線路板內層的連接孔，它不會延伸到線路板的表面。上述兩類孔都位于線路板的內層，層壓前利用通孔成型工藝完成，在過孔形成過程中可能還會重疊做好幾個內層。第三種稱為通孔，這種孔穿過整個線路板，可用于實現內部互連或作為元件的安裝定位孔。由于通孔在工藝上更易于實現，成本較低，所以絕大部分印刷電路板均使用它，而不用另外兩種過孔。以下所說的過孔，沒有特殊說明的，均作為通孔考慮。從設計的角度來看，一個過孔主要由兩個部分組成，一是中間的鉆孔(drill hole )，二是鉆孔周圍的焊盤區(qū)，見下圖。這兩部分的尺寸大小決定了過孔的大小。 很顯然

33、，在高速，高密度的PCB設計時，設計者總是希望過孔越小越好，這樣板上可以留有更多的布線空間， 此外，過孔越小，其自身的寄生電容也越小，更適合用于高速電路 。但孔尺寸的減小同時帶來了成本的增加， 而且過孔的尺寸不可能無限制的減小，它受到鉆孔 (drill)和電鍍(plating )等工藝技術的限制：孔越小，鉆孔需 花費的時間越長，也越容易偏離中心位置；且當孔的深度超過鉆孔直徑的6倍時，就無法保證孔壁能均勻鍍銅。比如，現在正常的一塊 6層PCB板的厚度(通孔深度)為 50Mil左右，所以PCB廠家能提供的鉆孔直徑最小 只能達到8Mil。二、過孔的寄生電容 過孔本身存在著對地的寄生電容，如果已知過孔

34、在鋪地層上的隔離孔直 徑為D2,過孔焊盤的直徑為 D1,PCB板的厚度為T,板基材介電常數為 e則過孔的寄生電容大小近似于：C=1.41 £ TD1/(D2-D1)過孔的寄生電容會給電路造成的主要影響是延長了信號的上升時間，降低了電路的速度。舉例來說，對于一塊厚度為 50Mil的PCB板，如果使用內徑為 10Mil ,焊盤直徑為20Mil的過孔，焊盤與地鋪 銅區(qū)的距離為32Mil,則我們可以通過上面的公式近似算出過孔的寄生電容大致是：C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF,這部分電容引起的上升時間變化量為：T10-90=2.2C(Z0

35、/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps。從這些數值可以看出，盡管單個過孔的寄生電容引起的上升延變緩的效用不是很明顯，但是如果走線中多次使用過孔進行層間的切換，設計者還是要慎重考慮的。三、過孔的寄生電感 同樣，過孔存在寄生電容的同時也存在著寄生電感，在高速數字電路的設計中，過孔的寄生電感帶來的危害往往大于寄生電容的影響。它的寄生串聯電感會削弱旁路電容的貢獻，減弱整個電源系統(tǒng)的濾波效用。我們可以用下面的公式來簡單地計算一個過孔近似的寄生電感：L=5.08hln(4h/d)+1其中L指過孔的電感，h是過孔的長度，d是中心鉆孔的直徑。從式中可以看出，過孔的直徑對電感的影響較小，而對電

36、感 影響最大的是過孔的長度。仍然采用上面的例子，可以計算出過孔的電感為：L=5.08x0.050ln(4x0.050/0.010)+1=1.015nH。如果信號的上升時間是1ns,那么其等效阻抗大小為：XL=tt L/T10-90=3.19 Qo這樣的阻抗在有高頻電流的通過已經不能夠被忽略，特別要注意，旁路電容在連接電 源層和地層的時候需要通過兩個過孔，這樣過孔的寄生電感就會成倍增加。四、高速PCB中的過孔設計 通過上面對過孔寄生特性的分析，我們可以看到，在高速 PCB設計中，看似簡 單的過 孔往往也會給電路的設計帶來很大的負面效應。為了減小過孔的寄生效應帶來的不利影響，在設計中可以盡量做到：

37、1、從成本和信號質量兩方面考慮，選擇合理尺寸的過孔大小。比如對 6-10層的內 存模塊PCB設計來說，選 用10/20Mil (鉆孔/焊盤)的過孔較好，對于一些高密度的小尺寸的板子，也可以嘗試使用8/18Mil的過孔。目前技術條件下，很難使用更小尺寸的過孔了。對于電源或地線的過孔則可以考慮使用較大尺寸，以減小阻抗。2、上面討論的兩個公式可以得出，使用較薄的PCB板有利于減小過孔的兩種寄生參數。3、PCB板上的信號走線盡量不換層，也就是說盡量不要使用不必要的過孔。4、電源和地的管腳要就近打過孔，過孔和管腳之間的引線越短越好，因為它們會導致電感的增加。同時電源和地的引線要盡可能粗，以減少阻抗。5、

38、在信號換層的過孔附近放置一些接地的過孔，以便為信號提供最近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地過孔。當然，在設計時還需要靈活多變。前面討論的過孔模型是每層均有焊盤的情況，也有的 時候，我們可以將某些層的焊盤減小甚至去掉。特別是在過孔密度非常大的情況下，可能會導致在鋪銅層形成一個隔斷回路的斷槽，解決這樣的問題除了移動過孔的位置，我們還可以考慮將過孔在該鋪銅層的焊盤尺寸減 小。設計過程A.創(chuàng)建網絡表1 .網絡表是原理圖與 PCB的接口文件，PCB設計人員應根據所用的原理圖和PCB設計工具的特性，選用正確的網絡表格式，創(chuàng)建符合要求的網絡表。2 .創(chuàng)建網絡表的過程中， 應根據原理圖設計工

39、具的特性，積極協(xié)助原理圖設計者排除錯誤。保證網絡表的 正確性和完整性。3 .確定器件的封裝(PCB FOOTPRINT).4 .創(chuàng)建PCB板 根據單板結構圖或對應的標準板框,創(chuàng)建PCB設計文件；注意正確選定單板坐標原點的位置，原點的設置原則：A. 單板左邊和下邊的延長線交匯點。B. 單板左下角的第一個焊盤。板框四周倒圓角，倒角半徑5mm 。特殊情況參考結構設計要求。C. 布局1. 根據結構圖設置板框尺寸，按結構要素布置安裝孔、接插件等需要定位的器件，并給這些器件賦予不可移動屬性。按工藝設計規(guī)范的要求進行尺寸標注。2. 根據結構圖和生產加工時所須的夾持邊設置印制板的禁止布線區(qū)、禁止布局區(qū)域。根據

40、某些元件的特殊要求，設置禁止布線區(qū)。3. 綜合考慮PCB 性能和加工的效率選擇加工流程。加工工藝的優(yōu)選順序為：元件面單面貼裝 元件面貼、插混裝（元件面插裝焊接面貼裝一次波峰成型） 雙面貼裝 元件面貼插混裝、焊接面貼裝。4. 布局操作的基本原則A. 遵照 “先大后小，先難后易”的布置原則，即重要的單元電路、核心元器件應當優(yōu)先布局B. 布局中應參考原理框圖，根據單板的主信號流向規(guī)律安排主要元器件C. 布局應盡量滿足以下要求:總的連線盡可能短，關鍵信號線最短;高電壓、大電流信號與小電流，低電壓的弱信號完全分開;模擬信號與數字信號分開；高頻信號與低頻信號分開；高頻元器件的間隔要充分D. 相同結構電路部

41、分，盡可能采用“對稱式 ”標準布局；E. 按照均勻分布、重心平衡、版面美觀的標準優(yōu)化布局；F. 器件布局柵格的設置，一般IC 器件布局時，柵格應為50-100 mil, 小型表面安裝器件，如表面貼裝元件布局時，柵格設置應不少于25mil 。G. 如有特殊布局要求，應雙方溝通后確定。5. 同類型插裝元器件在X 或 Y 方向上應朝一個方向放置。同一種類型的有極性分立元件也要力爭在X 或 Y方向上保持一致，便于生產和檢驗。6. 發(fā)熱元件要一般應均勻分布，以利于單板和整機的散熱，除溫度檢測元件以外的溫度敏感器件應遠離發(fā)熱量大的元器件。7. 元器件的排列要便于調試和維修，亦即小元件周圍不能放置大元件、需

42、調試的元、器件周圍要有足夠的空間。8. 需用波峰焊工藝生產的單板，其緊固件安裝孔和定位孔都應為非金屬化孔。當安裝孔需要接地時, 應采用分布接地小孔的方式與地平面連接。9. 焊接面的貼裝元件采用波峰焊接生產工藝時，阻、 容件軸向要與波峰焊傳送方向垂直，阻排及SOP（ PIN間距大于等于1.27mm ）元器件軸向與傳送方向平行；PIN 間距小于1.27mm （ 50mil） 的 IC、 SOJ、 PLCC、 QFP等有源元件避免用波峰焊焊接。10. BGA 與相鄰元件的距離>5mm 。其它貼片元件相互間的距離>0.7mm ；貼裝元件焊盤的外側與相鄰插裝元件的外側距離大于2mm ;有壓接

43、件的PCB,壓接的接才1件周圍 5mm內不能有插裝元、器件，在焊接面其周圍 5mm 內也不能有貼裝元、器件。11. IC 去偶電容的布局要盡量靠近IC 的電源管腳，并使之與電源和地之間形成的回路最短。12. 元件布局時,應適當考慮使用同一種電源的器件盡量放在一起, 以便于將來的電源分隔。13. 用于阻抗匹配目的阻容器件的布局，要根據其屬性合理布置。串聯匹配電阻的布局要靠近該信號的驅動端，距離一般不超過500mil 。匹配電阻、電容的布局一定要分清信號的源端與終端，對于多負載的終端匹配一定要在信號的最遠端匹配。14. 布局完成后打印出裝配圖供原理圖設計者檢查器件封裝的正確性，并且確認單板、背板和

44、接插件的信號對應關系，經確認無誤后方可開始布線。C. 設置布線約束條件1. 報告設計參數布局基本確定后，應用PCB 設計工具的統(tǒng)計功能，報告網絡數量，網絡密度，平均管腳密度等基本參數，以便確定所需要的信號布線層數。信號層數的確定可參考以下經驗數據Pin 密度 信號層數1.0 以上20.6-1.020.4-0.640.3-0.460.2-0.3814注： PIN 密度的定義為：板層數246812板面積（平方英寸）/（板上管腳總數/14 ）布線層數的具體確定還要考慮單板的可靠性要求，信號的工作速度，制造成本和交貨期等因素。1. 布線層設置在高速數字電路設計中，電源與地層應盡量靠在一起，中間不安排布

45、線。所有布線層都盡量靠近一平面層，優(yōu)選地平面為走線隔離層。為了減少層間信號的電磁干擾，相鄰布線層的信號線走向應取垂直方向。可以根據需要設計1-2 個阻抗控制層，如果需要更多的阻抗控制層需要與PCB 產家協(xié)商。阻抗控制層要按要求標注清楚。將單板上有阻抗控制要求的網絡布線分布在阻抗控制層上。2. 線寬和線間距的設置線寬和線間距的設置要考慮的因素A. 單板的密度。板的密度越高，傾向于使用更細的線寬和更窄的間隙。B. 信號的電流強度。當信號的平均電流較大時，應考慮布線寬度所能承載的的電流，線寬可參考以下數據：PCB 設計時銅箔厚度,走線寬度和電流的關系不同厚度，不同寬度的銅箔的載流量見下表:銅皮厚度3

46、5um 銅皮厚度50um 銅皮厚度70um銅皮 At=10C 銅皮 At=10C 銅皮 At=10C注：i . 用銅皮作導線通過大電流時，銅箔寬度的載流量應參考表中的數值降額50% 去選擇考慮。ii .在PCB設計加工中，常用 OZ （盎司）作為銅皮厚度的單位，1 OZ銅厚的定義為1平方英尺面積內銅箔的重量為一盎，對應的物理厚度為35um ； 2OZ 銅厚為 70um 。C. 電路工作電壓：線間距的設置應考慮其介電強度。D. 可靠性要求?？煽啃砸蟾邥r，傾向于使用較寬的布線和較大的間距。E. PCB 加工技術限制國內國際先進水平推薦使用最小線寬/間距 6mil/6mil 4mil/4mil極限

47、最小線寬/間距4mil/6mil 2mil/2mil1. 孔的設置過線孔制成板的最小孔徑定義取決于板厚度，板厚孔徑比應小于5-8 ?？讖絻?yōu)選系列如下：孔徑： 24mil 20mil 16mil 12mil 8mil焊盤直徑：40mil 35mil 28mil 25mil 20mil內層熱焊盤尺寸：50mil 45mil 40mil 35mil 30mil板厚度與最小孔徑的關系：板厚： 3.0mm 2.5mm 2.0mm 1.6mm 1.0mm最小孔徑：24mil 20mil 16mil 12mil 8mil盲孔和埋孔盲孔是連接表層和內層而不貫通整板的導通孔，埋孔是連接內層之間而在成品板表層不可

48、見的導通孔，這兩類過孔尺寸設置可參考過線孔。應用盲孔和埋孔設計時應對PCB 加工流程有充分的認識，避免給PCB 加工帶來不必要的問題，必要時要與PCB供應商協(xié)商。測試孔測試孔是指用于ICT 測試目的的過孔，可以兼做導通孔，原則上孔徑不限，焊盤直徑應不小于25mil ，測試孔之間中心距不小于50mil 。不推薦用元件焊接孔作為測試孔。2. 特殊布線區(qū)間的設定特殊布線區(qū)間是指單板上某些特殊區(qū)域需要用到不同于一般設置的布線參數，如某些高密度器件需要用到較細的線寬、較小的間距和較小的過孔等，或某些網絡的布線參數的調整等，需要在布線前加以確認和設置。3. 定義和分割平面層A. 平面層一般用于電路的電源和

49、地層(參考層)，由于電路中可能用到不同的電源和地層，需要對電源層和地層進行分隔，其分隔寬度要考慮不同電源之間的電位差，電位差大于12V 時，分隔寬度為 50mil ，反之，可選20-25mil 。B. 平面分隔要考慮高速信號回流路徑的完整性。C. 當由于高速信號的回流路徑遭到破壞時，應當在其他布線層給予補嘗。例如可用接地的銅箔將該信號網絡包圍，以提供信號的地回路。B. 布線前仿真(布局評估，待擴充)C. 布線1. 布線優(yōu)先次序關鍵信號線優(yōu)先：電源、摸擬小信號、高速信號、時鐘信號和同步信號等關鍵信號優(yōu)先布線密度優(yōu)先原則：從單板上連接關系最復雜的器件著手布線。從單板上連線最密集的區(qū)域開始布線。2. 自動布線在布線質量滿足設計要求的情