画PCB时,一些布线小技巧

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布线是PCB设计过程中最精细和限定最高的部分,即使是已经接线超过十年的工程师也常常觉得他们不会接线。因为他们看到了各种各样的问题,并且知道如果铺设这条电线会造成什么后果,就变的不知道怎么布了。然而,仍然有一些专家,他们有非常理性的知识,同时又带着一些自我创作的情感去布线,这些布出来的线很漂亮,很有艺术感。下面是一些很好的布线技巧和要领:
首先,先对做个基础介绍,PCB的层数可以分为单层,双层和多层的,单层现在基本淘汰了。双层板现在音响系统中用的挺多,一般是作为功放粗狂型的板子,多层板就是指4层及4层以上的板,对于元器件的密度要求不高的一般来讲4层就足够了。从过孔的角度可以分成通孔,盲孔,和埋孔。通孔就是一个孔是从顶层直接通到底层的;盲孔是从顶层或底层的孔穿到中间层,然后就不继续穿了,这个好处就是这个过孔的位置不是从头堵到尾的,其他层在这个过孔的位置上还是可以走线的;埋孔就是这个过孔是中间层到中间层的,被埋起来的,表面是完全看不到。具体情况如下图所示。

布线技巧


在自动布线之前,预先用交互式对要求比较高的线进行布线,输入端与输出端的边线不应相邻平行,避免产生反射干扰。在必要时,可加地线进行隔离,且两相邻层的布线要互相垂直,因为平行比较容易产生寄生耦合。自动布线的布通率依赖于良好的布局,可预先设定布线规则,如走线弯曲次数、导通孔数目、步进数目等。一般是先进行探索式布线,快速的连通短线,再通过迷宫式布线,把要布的连线进行全局布线路径优化,它可以根据需要断开已布的线并试着重新再布线,从而改进总体的布线效果。
对于布局而言,一个原则是数字和模拟尽可能的分开,令一个原则是低速的不要和高速的接近。最基本的原则就是把数字接地和模拟接地分开,数字接地由于都是开关器件,电流在开关的一瞬间都很大,不动的时候又很小,所以数字接地不可以和模拟接地混在一起。一个推荐的布局可以像下图所示。
一、电源与地线之间布线注意事项

布线技巧


(1)要在电源、地线之间加上去耦电容。一定要电源经过了去耦电容之后再连接到芯片的管脚,下图中列举了几种错误的连接法和一个正确的连接法,大家对着参照下,是不是有犯这样的错误呢?去耦电容一般来说有两个作用,一个是提供芯片瞬间的大电流,二是去除电源噪声,一方面是让电源的噪声尽量少的影响芯片,另一方面是芯片产生的噪声不要影响到电源。
(2)尽量加宽电源及地线,最好是地线比电源线宽,其关系为:地线>电源线>信号线。
(3)可以使用大面积的铜层作地线,在印制板上把没被使用的地方都与地相连,作地线使用,或是做成多层板,电源,地线各占用一层。
二、数字电路与模拟电路混合时的处理

布线技巧


现在,许多的PCB不再是单一功能的电路了,而是由数字电路和模拟电路混合构成,因此在布线时就需要考虑到它们之间互相干扰的问题,特别是地线上的噪音干扰。
由于数字电路频率高,模拟电路敏感度强,对信号线来说,高频的信号线要尽可能的远离敏感的模拟电路器件,但是对于整个PCB来说,PCB的地线对外界的结点只能有一个,所以必须要在PCB内部处理号数字电路及模拟电路共地的问题,而在电路板内部,数字电路的地和模拟电路的地实际上是分开的,只是在PCB与外界连接的接口处(如插头等)。数字电路的地与模拟电路地有一点短接,请注意,只有一个连接点,也有在PCB上不共地的,这由系统设计来决定。
三、对于线拐角的处理
通常线的拐角处会有粗细变化,但是在线径粗细发生变化的时候,会发生一些反射的现象。拐角方式对于线的粗细变化情况,直角是最差的,45度角好一些,圆角是最好的。但是圆角对PCB设计来讲处理比较麻烦,所以一般是看信号的敏感程度来定,一般的信号用45度角就可以了,只有那些非常敏感的线才需要用圆角。

布线技巧


  四、布好线后要进行设计规则检查
无论做什么,在完成后都要检查,就像我们考试的时候如果有时间剩余都要对我们的作答情况进行检查,这是我们拿到高分的重要途径,同样我们画PCB板也一样。这样我们才能更有把握我们画出来的电路板是合格产品。我们一般检查有如下几个方面:
(1)线与线,线与元件焊盘,线与贯通孔,元件焊盘与贯通孔,贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要求。
(2)电源线和地线的宽度是否合适,电源与地线之间是否紧耦合(低的波阻抗),在PCB中是否还有能让地线加宽的地方。
(3)对于关键的信号线是否采取了最佳措施,如长度最短,加保护线,输入线及输出线被明显地分开。
(4)模拟电路和数字电路部分,是否有各自独立的地线。
(5)后加在PCB中的图形(如图示、注标)是否会造成信号短路。
(6)对一些不理想的线形进行修改。
(7)在PCB上是否加有工艺线,阻焊是否符合生产工艺的要求,阻焊尺寸是否合适,字符标志是否压在器件焊盘上,以免影响电装质量。
(8)多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小,如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。

总之,以上技巧和方法都是基于经验,非常值得我们在绘制PCB时学习和参考。在绘制PCB的过程中,我们不仅要熟练使用绘图工具和软件,还要有扎实的理论知识和丰富的实践经验,帮助您快速有效地完成PCB。不过,还有一点很重要,就是你必须小心。布线或整体布局的每一步都要非常仔细地处理,因为一个小错误可能会导致最终产品成为一种浪费,而且还找不到错误在哪。因此,我们宁愿在绘图过程中花更多的时间仔细检查细节,也不愿回头检查是否有问题,这可能需要更多的时间。简言之,请注意绘制PCB的过程中的细节。

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