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PCB设计布线技巧


印制电路板(PCB)设计过程中的布线技巧

设计电路是检查一个电子工程师是否具备过硬功夫的硬性条件。如果一个电子工程师将电路原理图设计得很完美,电路板却不合理,电气性能必将受到影响,严重时电气甚至不能正常运转。布线是电路板的设计中,完成产品设计的重要步骤,简单来说,前面所做的一切准备工作都是为它而做的,同时,布线的设计过程也是限定最高,技巧最细、工作量最大的。在PCB设计工作之初,以下几项步骤是电路板设计的基础,为后面的PCB设计扮埋下伏笔。

一、原理图的设计

原理图设计是PCB板设计的基础,在现实生活中,有人为了图方便,就直接去画PCB板,不按流程来,结果造成设计的电路错误百出。在画原理图的时候,一定要养成一个好习惯,按章程办事,按次序设计。首先,一定要保证电气性能连接正确,确保电路图绘制正;其次,分层设计时,特别注意各个部件能连成一个整体,这对后面的布线工作意义重大。

二、元件和网络的加载

在加载元件之前,我们首先要保证PCB板的边框大小合适,免得以后会出现安装问题。其次,要确保组件放置的适用性,方便布线。边界的确定、网络组件和组件之间的连接加载到框架。在这个过程中,必须注意包装形式元素,因为组件封装代表组件的外观和焊盘的形状大小等,正确的封装形式有利于后面的电路板的正确性。

三、PCB设计规则和布线原则

3.1PCB的设计规则和限制性因素

PCB的设计布线是一项非常甚微的工作,因为它专业性强,要确保在最短的时间内做出最合理的布线设计,必须遵守一定的规则,坚持科学、合理布线的原则,并确保设计和施工的限制性条件。接下来,要考虑打印线宽度和孔的最大数量,并行性,和各种因素的相互影响,综合深入分析,并结合各种布线工具的性能综合探究,做出科学合理的设计,保证布线的顺利高效完成。

3.2自动布线的设计要点原则

首先,布线过程中可以对布线的位置在必要时候作出细微的变化,并结合实际情况,选择使用多种路径的布线方法。其次,要坚持布线的基本规程,在设计过程中,对不同的布线层,印制线的质量,宽度,以及各种类型各异的盲孔,埋孔作出试用,并记录各种不同的试用结果,进行数据统计分析,探究各种因素对设计布线结果的作用。

在进行对印制线和过孔的探究之后,要采用先进科学的布线工具,并应用布线工具结合实际情况对开始默认的网络适当做出调整。同时,在整个印制线设计和布线过程中,信号和布线工具的自由度有着密切的关系,信号重要性越小,布线工具受到的限制便会越小,自由度就会越高。

四、PCB设计流程和布线技巧分析

4.1PCB设计流程

首先是制作原理图也就是根据设计制作原理图,并对原理图进行调试,直到ECR编译通过,通过后产生网络表,并制作物理边框,封闭的物理边框元件布局、走线基本平台,自动布局起着约束作用,这是整个流程中重要的环节,之后便是要将元件和网络引入,并开始元件的布局,注意元件的通风散热,并采取科学合理的放置顺序。

4.2PCB布线技巧研究

(1)PCB层数的确定:电路板尺寸和布线层数需要在设计初始阶段就确定下来。布线层的数量以及层叠(stack—up)方式会直接影响到印制线的布线和阻抗。板的大小有助于确定层叠方式和印制线宽度,达到预期的设计效果。目前多层板之间的成本差别很小,在开始设计时最好采用较多的电路层并使敷铜均匀分布。

(2)组件的布局:组件的布局是布线中比较关键的环节,布局会受到可制造性设计规则的限制,在装配单位要求可以元件的移动时候,便于电路的优化组合,便于实施布线的自动化。一般而言,组件的布局要重点关注几个关键点,首先,在电源线的布置过程,在PCB布局中要把电源的退耦电路安排在相关电路附近,避免和电源相近,其次,电路内部的电流方向安排,要坚持按照优先级来进行供电,比如从最后一级到最前面一级的开始供电,一般而言,电源的滤波电容会设计在最后最末尾的一级,最后是对主流电流通道的设计,要在印制导线上设计电流的缺口,方便后续调试和监测。

(3)扇出设计:在扇出设计阶段,表面贴装器件的每一个引脚至少应有一个过孔,以便在需要更多的连接时,电路板能够进行内层连接、在线测试和电路再处理。为了使自动布线工具效率最高,一定要尽可能使用最大的过孔尺寸和印制线,间隔设置为50mil较为理想。

(4)手动布线以及关键信号的处理:手动布线是在整个印制板电路设计布线中的重要环节之一。通过手动布线可以让自动布线工具能更方便更顺利的实施自动布线过程,在手动布线中,手动选出网络,并加以固定,有利于形成自动布线的可靠布线路径。

(5)自动布线技术:对关键信号的布线需要考虑在布线时控制一些电参数,比如减小分布电感等,在了解自动布线工具有哪些输入参数以及输入参数对布线的影响后,自动布线的质量在一定程度上得到保证。在对信号进行自动布线时应该采用通用规则。

结语

伴随着经济的发展,生产工作中对电路的稳定性和和PCB设计布线的要求越来越高,因此,设计施工人员要不断提高自身专业素质,研究布线技能,本着严谨,科学的设计态度,认真负责进行布线设计,促进PCB更好的服务于社会经济的发展和人们生活水平的提高。

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