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电路板布线设计技巧


印制电路板(PCB)设计过程中的布线技巧

作为一个电子工程师,设计电路是一项必备的硬功夫,但是原理图设计再完美,如果电路板设计不合理,那么其性能将大打折扣,严重时甚至不能正常工作。而在电路板的设计中,布线则是完成产品设计的重要步骤,可以说前面的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设计工作之前,下面几项步骤是基础,为后面的电路板设计起了一定的铺垫作用。

一、原理图的设计

原理图设计是电路设计的起始工作,也是为后面的PCB板设计打下一定的基础,经常有人为了省事就直接去画PCB板了,这样将得不偿失,我觉得一定要按流程来,一方面可以养成良好的绘图习惯,另一方面对复杂的电路也可以避免出错。在画原理图的时候,首先,一定要保证电气性能连接正确,这样才能保证电路图绘制的正确性;其次,在层次设计时,要注意各个文件最后要连接为一个整体,这对后面的布线工作有重要意义。

二、元件和网络的加载

在元件和网络加载之前,我们首先要确定PCB板的边框,对PCB板边框的确定,务必要做到大小合适。首先,保证以后不会出现安装问题。其次,要保证元件放置的合适性和布线的方便性。边框确定之后,要把元件和元件之间的网络连接加载到边框中。在这个过程中,一定要注意元件的封装形式,因为元器件的封装代表了元器件的外观和焊盘的形状尺寸等,给定正确的封装形式有利于后面的电路板的正确性。

三、元件布局

布局一般本着先大后小,先关键后次要,先放置有定位要求的器件原则。布局时,除了考虑布线质量,对测试,加工等问题也要多进行考虑,要权衡各方面因素,以达到最优化。

以上几个步骤成功的完成之后,我们就可以进行电路板设计中的最重要的环节:布线。

PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。布线的方式也有两种:自动布线及交互式布线。根据我的经验,我总结了一些布线的技巧:

1、电源线和地线必须考虑周到。电源线和地线之间会有噪音产生,而噪声会使产品的性能下降,为了要尽可能的降低这种噪声,我们可以考虑:首先,尽可能的加宽电源线和地线;其次,在数字电路中,可以考虑将地线组成一个回路,构成地网;另外,可以将PCB板上没有用到的地方进行地线敷铜。对于模拟电路和数字电路来说,最好能有独立的地线。

2、对于高频电路来说,往往集成度比较高、布线密度大,因此一般采用多层板,而且高频电路器件管脚间的引线越短越好。

3、两面板布线时,两面的导线宜相互垂直、弯曲走线,尽量避免相互平行,以减小寄生耦合。

4、对于单面板来说,焊盘尽量的大一些,焊盘相连接的线也尽可能的粗一点,最好能放上泪滴;另外,元器件和走线不能太靠边放,这样对后面的焊接工艺都有一定的好处。

5、在多层印制板布线时,由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多,再多加层数就会造成浪费而且也会给生产增加一定的工作量,成本也相应增加了,为解决这个矛盾,可以考虑在电(地)层上进行布线。首先应考虑用电源层,其次才是地层。因为最好是保留地层的完整性。

6、走线拐角尽可能大于90度,杜绝90度以下的拐角,也尽量少用90度拐角。

7、现在有许多PCB都是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题,特别是地线上的噪音干扰。数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强,对信号线来说,高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件,对地线来说,整个PCB对外界只有一个结点,所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题,而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连,只是在PCB与外界连接的接口处(如插头等)。数字地与模拟地有一点短接。

8、同是地址线或者数据线的时候,走线长度差异不要太大,否则短线部分最好走弯线作补偿。

9、在大面积的接地中,常用元器件的脚与其连接,对连接脚的处理需要进行综合的考虑,元件脚的焊盘与铜面满接为好,这时可以考虑将焊盘做成十字焊盘,可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少。

10、合理的网格系统也是布线过程中一定要注意的。如果网格太疏,会占用较大的资源,如果网格过密,虽然节省了资源,但是会对电路的运行速度、散热等产生一定的影响,因此,布线的过程中一定要考虑网格疏密的合理性。

11、最后,必须还要考虑生产、调试等的方便性。

布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求,最后将不合理的地方修改好,就大功告成了。

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