《PCB布線與布局》ppt課件

1、 主要內(nèi)容： 元器件布局 n 1、布局的一般步驟n 2、元器件布局的10條規(guī)那么n PCB 布線 1、布線優(yōu)先次序 2、四種詳細走線方式 3、十一條常用規(guī)那么 1、布局的一般步驟：讀電路機械構(gòu)造按布局規(guī)那么布局把電路按功能分模塊、弄清信號流向等物理形狀、大小，固定點等元器件布局元器件布局2、元器件布局的10條規(guī)那么l 1. 遵照“先大后小，先難后易的布置原那么，即重要的單元電路、核l 心元器件應(yīng)當(dāng)優(yōu)先布局。l l 2. 布局中應(yīng)參考原理框圖，根據(jù)單板的主信號流向規(guī)律安排主要元 l 器件。l l 3. 元器件的排列要便于調(diào)試和維修，亦即小元件周圍不能放置大元件、 l 需調(diào)試的元、器件周圍要有足夠

2、的空間。l l 4. 一樣構(gòu)造電路部分，盡可能采用“對稱式標準布局。l 5. 按照均勻分布、重心平衡、版面美觀的標準優(yōu)化布局； l 6. 同類型插裝元器件在X或Y方向上應(yīng)朝一個方向放置。同一種類型的有極性 l 分立元件也要力爭在X或Y方向上保持一致，便于消費和檢驗。 l 7. 發(fā)熱元件要一般應(yīng)均勻分布，以利于單板和整機的散熱，除溫度檢測元件 l 以外的溫度敏感器件應(yīng)遠離發(fā)熱量大的元器件。 l8. 布局應(yīng)盡量滿足以下要求:總的連線盡可能短，關(guān)鍵信號線最短;l 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l 號與數(shù)字信號分開；高頻信號與低頻信號分開；高頻元器件的間l 隔要充分l 9、

3、去藕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 l 成的回路最短。 l 10、元件布局時,應(yīng)適當(dāng)考慮使用同一種電源的器件盡量放在一起, 以便l 于將來的電源分隔。 PCB 布局對于電信號的考慮布局對于電信號的考慮對于一個設(shè)計者在考慮PCB 元件的分布時要考慮如以下圖的問題。A 高速的元件和外界接口的應(yīng)盡量靠近連接器。B 數(shù)字電路與模擬電路應(yīng)盡量分開，最好是用地隔開。關(guān)鍵信號線優(yōu)先：模擬小信號、高速信號、時鐘信號和同步信號 等關(guān)鍵信號優(yōu)先布線 密度優(yōu)先原那么：從單板上連接關(guān)系最復(fù)雜的器件著手布線。 從單板連線最密集的區(qū)域開場布線 注意點：a、盡量為時鐘信號、高頻信號、敏感信號等關(guān)

4、鍵信號提供專門的布線 層，并保證其最小的回路面積。必要時應(yīng)采取手工優(yōu)先布線、屏蔽 和加大平安間距等方法。保證信號質(zhì)量b、電源層和地層之間的EMC環(huán)境較差，應(yīng)防止布置對干擾敏感的信號c、有阻抗控制要求的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)盡量按線長線寬要求布線 1、布線優(yōu)先次序、布線優(yōu)先次序PCB布線2 2、四種詳細走線方式、四種詳細走線方式、時鐘的布線：時鐘線是對EMC 影響最大的因素之一。在時鐘線上應(yīng)少打過孔，盡量防止和其它信號線并行走線，且應(yīng)遠離一般信號線，防止對信號線的干擾。同時應(yīng)避開板上的電源部分，以防止電源和時鐘互相干擾。假如板上有專門的時鐘發(fā)生芯片，其下方不可走線，應(yīng)在其下方鋪銅，必要時還可以對其專門割地。對于

5、很多芯片都有參考的晶體振蕩器，這些晶振下方也不應(yīng)走線，要鋪銅隔離、直角走線: 直角走線一般是PCB布線中要求盡量防止的情況，也幾乎成為衡量布線好壞的標準之一，那么直角走線終究會對信號傳輸產(chǎn)生多大的影響呢？從原理上說，直角走線會使傳輸線的線寬發(fā)生變化，造成阻抗的不連續(xù)。其實不光是直角走線，頓角，銳角走線都可能會造成阻抗變化的情況。直角走線的對信號的影響就是主要表達在三個方面：l一是拐角可以等效為傳輸線上的容性負載，減緩上升時間；l二是阻抗不連續(xù)會造成信號的反射；l三是直角尖端產(chǎn)生的EMI。、差分走線:差分信號Differential Signal在高速電路設(shè)計中的應(yīng)用越來越廣泛，電路中最關(guān)鍵的信

6、號往往都要采用差分構(gòu)造設(shè)計.定義:通俗地說，就是驅(qū)動端發(fā)送兩個等值、反相的信號，接收端通過比較這兩個電壓的差值來判斷邏輯狀態(tài)“0還是“1。而承載差分信號的那一對走線就稱為差分走線。差分信號和普通的單端信號走線相比，最明顯的優(yōu)勢表達在以下三個方面：la.抗干擾才能強，因為兩根差分走線之間的耦合很好，當(dāng)外界存在噪聲干擾時，幾乎是同時被耦合到兩條線上，而接收端關(guān)心的只是兩信號的差值，所以外界的共模噪聲可以被完全抵消。lb.能有效抑制EMI，同樣的道理，由于兩根信號的極性相反，他們對外輻射的電磁場可以互相抵消，耦合的越嚴密，泄放到外界的電磁能量越少。lc.時序定位準確，由于差分信號的開關(guān)變化是位于兩個

7、信號的交點，而不像普通單端信號依靠上下兩個閾值電壓判斷，因此受工藝，溫度的影響小，能降低時序上的誤差，同時也更合適于低幅度信號的電路。目前流行的LVDSlow voltage differential signaling就是指這種小振幅差分信號技術(shù)。 對于PCB工程師來說，最關(guān)注的還是如何確保在實際走線中能完全發(fā)揮差分走線的這些優(yōu)勢。也許只要是接觸過Layout的人都會理解差分走線的一般要求，那就是“等長、等距。 等長是為了保證兩個差分信號時刻保持相反極性，減少共模分量；等距那么主要是為了保證兩者差分阻抗一致，減少反射?！氨M量靠近原那么有時候也是差分走線的要求之一。、蛇形線: 蛇形線是Layo

8、ut中經(jīng)常使用的一類走線方式。其主要目的就是為了調(diào)節(jié)延時，滿足系統(tǒng)時序設(shè)計要求。設(shè)計者首先要有這樣的認識：蛇形線會破壞信號質(zhì)量，改變傳輸延時，布線時要盡量防止使用。但實際設(shè)計中，為了保證信號有足夠的保持時間，或者減小同組信號之間的時間偏移，往往不得不成心進展繞線。注意點注意點: :n成對出現(xiàn)的差分信號線，一般平行走線，盡量少打過孔，必須打孔時，應(yīng)兩線一同打孔，以做到阻抗匹配。n一樣屬性的一組總線，應(yīng)盡量并排走線，做到盡量等長。n從貼片焊盤引出的過孔盡量離焊盤遠些。走線的方向控制規(guī)那么：走線的方向控制規(guī)那么： 即相鄰層的走線方向成正交構(gòu)造。防止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

9、間竄擾；當(dāng)由于板構(gòu)造限制如某些背板難以防止出現(xiàn)該情況，特別是信號速率較高時，應(yīng)考慮用地平面隔離各布線層，用地信號線隔離各信號線。 十一條常用規(guī)那么走線的開環(huán)檢查規(guī)那么：走線的開環(huán)檢查規(guī)那么：l一般不允許出現(xiàn)一端浮空的布線Dangling Linel主要是為了防止產(chǎn)生天線效應(yīng)，減少不必要的干擾輻射和承受，否那么可能帶來不可預(yù)知的結(jié)果。 阻抗匹配檢查規(guī)那么：阻抗匹配檢查規(guī)那么： l同一網(wǎng)絡(luò)的布線寬度應(yīng)保持一致，線寬的變化會造成線路特性阻抗的不均勻，當(dāng)傳輸?shù)乃俣容^高時會產(chǎn)生反射，在設(shè)計中應(yīng)該盡量防止這種情況。在某些條件下，如接插件引出線，BGA封裝的引出線類似的構(gòu)造時，可能無法防止線寬的變化，應(yīng)該盡

10、量減少中間不一致部分的有效長度。 走線長度控制規(guī)那么：走線長度控制規(guī)那么： 即短線規(guī)那么，在設(shè)計時應(yīng)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(wù)必將其振蕩器放在離器件很近的地方。對驅(qū)動多個器件的情況，應(yīng)根據(jù)詳細情況決定采用何種網(wǎng)絡(luò)拓撲構(gòu)造。 倒角規(guī)那么：倒角規(guī)那么： lPCB設(shè)計中應(yīng)防止產(chǎn)生銳角和直角 l產(chǎn)生不必要的輻射，同時工藝性能也不好。 器件去藕規(guī)那么：器件去藕規(guī)那么： A. 在印制版上增加必要的去藕電容，濾除電源上的干擾信號，使電源信號穩(wěn)定。在多層板中，對去藕電容的位置一般要求不太高，但對雙層板，去藕電容的布局及電源的布線方式將直接影響到

11、整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有時甚至關(guān)系到設(shè)計的成敗。 B. 在雙層板設(shè)計中，一般應(yīng)該使電流先經(jīng)過濾波電容濾波再供器件使用。 C. 在高速電路設(shè)計中，能否正確地使用去藕電容，關(guān)系到整個板的穩(wěn)定性。 器件布局分區(qū)器件布局分區(qū)/ /分層規(guī)那么：分層規(guī)那么： A. 主要是為了防止不同工作頻率的模塊之間的互相干擾，同時盡量縮短高頻部分的布線長度。 B. 對混合電路，也有將模擬與數(shù)字電路分別布置在印制板的兩面，分別使用不同的層布線，中間用地層隔離的方式。 地線回路規(guī)那么：地線回路規(guī)那么： 環(huán)路最小規(guī)那么，即信號線與其回路構(gòu)成的環(huán)面積要盡可能小，環(huán)面積越小，對外的輻射越少，接收外界的干擾也越小。 電源與地線層的完好

12、性規(guī)那么：電源與地線層的完好性規(guī)那么： n 對于導(dǎo)通孔密集的區(qū)域，要注意防止孔在電源和地層的挖空區(qū)域互相連接，形成對平面層的分割，從而破壞平面層的完好性，并進而導(dǎo)致信號線在地層的回路面積增大。 3W3W規(guī)那么：規(guī)那么： n 為了減少線間串?dāng)_，應(yīng)保證線間距足夠大，當(dāng)線中心間距不少于3倍線寬時，那么可保持70%的電場不互相干擾，稱為3W規(guī)那么。如要到達98%的電場不互相干擾，可使用10W的間距。 屏蔽保護屏蔽保護n對應(yīng)地線回路規(guī)那么，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；對一些特別重要，頻率特別高的信號，應(yīng)該考慮采用銅軸電纜屏蔽構(gòu)造設(shè)計，即將所布的線上下左