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PCB布线

PCB布线也就是PCB绘图的意思,主要是将元器件进行放置和连线,是完成电子产品设计的重要步奏,在布线过程的限定高、技巧细、工作量大。PCB布线方式主要有两种,自动布线和交互式布线。

PCB布线

一、自动布线及交互式布线。

在自动布线之前。可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线,输入端与输出端的连线应避免相邻平行,以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离,两相邻层的布线要互相垂直,平行则容易产生寄生耦合。

自动布线的布通率,依赖于良好的布局,布线规则可以预先设定,包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般先进行探索式布线,快速地把短线连通,然后进行迷宫式布线,先把要布的连线进行全局的布线路径优化,它可以根据需要断开已布的线。

二、3种特殊的走线技巧

三种特殊的走线技巧主要有直角走线、差分走线和蛇形线。

1、直角走线

直角走线一般是PCB布线中要求尽量避免的情况,也几乎成为衡量布线好坏的标准之一,那么直角走线究竟会对信号传输产生多大的影响呢?从原理上说,直角走线会使传输线的线宽发生变化,造成阻抗的不连续。其实不光是直角走线,顿角,锐角走线都可能会造成阻抗变化的情况。

2. 差分走线

差分信号(Differential Signal)在高速电路设计中的应用越来越广泛,电路中最关键的信号往往都要采用差分结构设计

何为差分信号?通俗地说,就是驱动端发送两个等值、反相的信号,接收端通过比较这两个电压的差值来判断逻辑状态“0”还是“1”。而承载差分信号的那一对走线就称为差分走线。

3、蛇形线

蛇形线是Layout中经常使用的一类走线方式。其主要目的就是为了调节延时,满足系统时序设计要求。设计者首先要有这样的认识:蛇形线会破坏信号质量,改变传输延时,布线时要尽量避免使用。但实际设计中,为了保证信号有足够的保持时间,或者减小同组信号之间的时间偏移,往往不得不故意进行绕线。

三、PCB布线原则

1、连线精简原则

连线要精简,尽可能短,尽量少拐弯,力求线条简单明了,特别是在高频回路中,当然为了达到阻抗匹配而需要进行特殊延长的线就例外了,例如蛇行走线等。

2、安全载流原则

铜线的宽度应以自己所能承载的电流为基础进行设计,铜线的载流能力取决于以下因素:线宽、线厚(铜铂厚度)、允许温升等,下表给出了铜导线的宽度和导线面积以及导电电流的关系(军品标准),可以根据这个基本的关系对导线宽度进行适当的考虑。

3、电磁抗干扰原则

电磁抗干扰原则涉及的知识点比较多,例如铜膜线的拐弯处应为圆角或斜角(因为高频时直角或者尖角的拐弯会影响电气性能)双面板两面的导线应互相垂直、斜交或者弯曲走线,尽量避免平行走线,减小寄生耦合等。

4、印制导线最大允许工作电流

公式: I=KT0.44A0.75

其中:

K为修正系数,一般覆铜线在内层时取0.024,在外层时取0.048;

T为最大温升,单位为℃;

A为覆铜线的截面积,单位为mil(不是mm,注意);

I为允许的最大电流,单位是A。

5、环境效应原则

要注意所应用的环境,例如在一个振动或者其他容易使板子变形的环境中采用过细的铜膜导线很容易起皮拉断等。

6、安全工作原则

要保证安全工作,例如要保证两线最小间距要承受所加电压峰值,高压线应圆滑,不得有尖锐的倒角,否则容易造成板路击穿等。

7、组装方便、规范原则

走线设计要考虑组装是否方便,例如印制板上有大面积地线和电源线区时(面积超过500平方毫米),应局部开窗口以方便腐蚀等。

8、经济原则

遵循该原则要求设计者要对加工,组装的工艺有足够的认识和了解,例如5mil的线做腐蚀要比8mil难,所以价格要高,过孔越小越贵等

9、热效应原则

在印制板设计时可考虑用以下几种方法:均匀分布热负载、给零件装散热器,局部或全局强迫风冷。

PCB布线工程量大,出错的机率也会相应的增加,一般在布线完成后,都会进行设计规则检查(DRC),以确保布线设计符合设计者所制定的规则和符合PCB生产的要求。


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