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1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,主要內(nèi)容,第九講,PCB設計規(guī)范,第一節(jié) PCB板布局規(guī)范,第二節(jié) PCB板布線規(guī)范,大 作 業(yè),第一節(jié) PCB板布局規(guī)范,一、PCB板布局概述,在PCB板設計中，布局是一個重要的環(huán)節(jié)。布局結(jié)果的好壞將直接影響布線的效果，因此可以這樣認為，合理的布局是 PCB 設計成功的

2、第一步。,布局的方式分兩種，一種是交互式布局，另一種是自動布局，一般是在自動布局的基礎上用交互式布局進行調(diào)整，使其成為便于布線的最佳布局。在布局完成后，還可對設計文件及有關信息進行返回標注于原理圖，使得 PCB板中的有關信息與原理圖相一致，以便在今后的建檔、更改設計能同步起來,同時對模擬的有關信息進行更新，使得能對電路的電氣性能及功能進行板級驗證。,二、PCB板布局規(guī)則,1.元件放置基本原則,布局順序：,先難后易，先大后小，先精后粗大，先密后疏。,元件放置層：,元件擺放均應該放置在頂層，只有在特定情況小，才把部分高度有限、發(fā)熱量小的貼片電阻、電容、IC等放置在底層。,元件放置位置：,元件應該放

3、置在柵格上，相互平行或垂直，元件排列要求整齊、美觀、緊湊，輸入和輸入元件盡可能遠離。,元件放置的方向和位置：,同類型的元件應該在橫向或縱向方向一致；同類型的有極性分立元件也要在橫向或縱向方向一致，具有相同結(jié)構(gòu)的電路盡可能采用對稱布局。,去耦電容的放置：,集成電路的去耦電容應盡量靠芯片的電源引腳，使之與電源和地線之間形成的回路最短，旁路電容應均勻分布在集成電路周圍。,電源供電考慮：,使用同一個電源的元件應該盡可能放置在一起，以便于電源的分割和布線。,留邊考慮：,位于邊遠的器件，一般離板邊緣至少2個板材的厚度。,留空考慮：,雙列直插器件的相互距離要大于2毫米，BGA器件與相鄰元件的距離大于5毫米，

4、貼片小元件的相互距離要大于0.7毫米，貼片元件焊盤外側(cè)與相鄰通孔焊盤外側(cè)的距離要大于2毫米，壓接元件周圍5毫米不可以放置直插元件。,元件分布：,均勻、疏密一致、重心平衡。,PCB板上元件貼片的受限區(qū)域(雙面PCB),2.按照信號走向布局原則,通常按照信號的傳遞過程逐一安排各功能電路單元的位置，以每個功能電路的核心器件為中心，圍繞它進行布局，減小和縮短元器件的引線和連接。,元件的布局應該便于信號的傳遞，使信號盡可能保持一致的方向。多數(shù)情況下，信號的傳遞方向安排為從左到右或從上到下，與輸入、輸出相連的元件應當放在靠近輸入、輸出接插件或連接器的附近。,3.防止電磁干擾的布局考慮原則,對電磁場輻射較強

5、的元件，以及對電磁場感應比較靈敏的元件，應該加大它們相互之間的距離或加以屏蔽，元器件放置的方向應與相鄰的印制導線交叉。,盡量避免高低電壓器件相互混雜，強弱信號的器件交錯布局。,7,對于產(chǎn)生磁場的元件，如變壓器、揚聲器、電感等，布局時應注意減少磁力線對印刷導線的切割，相鄰元件的磁場方向應相互垂直，減少彼此之間的耦合。,對干擾源進行屏蔽，屏蔽罩應良好接地。,在高頻工作的電路，要考慮元件之間分布參數(shù)的影響。,工作電流大的器件，一般在布局時靠近電源的輸入端，應與小電流電路分開，并加上去耦電容。,4.抑制熱干擾的布局考慮原則,對于發(fā)熱的元件，應該安排在有利于散熱的位置，一般在PCB的邊緣，必要時可以單獨

6、設置散熱器或小風扇，以降低溫度，減少對相鄰元件的影響。,一些功耗大的集成塊、大或中功率管、大功率電阻等元件，要放置在容易散熱的位置，并與其它元件隔開一定的距離。,熱敏元件應緊貼被測元件并遠離高溫區(qū)域。,雙面放置元件時，底層不放置發(fā)熱元件。,5.提高機械強度的布局考慮原則,要注意整個PCB的重心平衡與穩(wěn)定，重而大的元件盡量放置在靠近固定端的位置，并降低重心，以提高機械強度和耐震、耐沖擊能力，減少PCB板的負荷和變形。,重15克以上的元器件，不能只靠焊盤來固定，應使用支架或卡子等輔助固定裝置。,為了便于縮小體積或提高機械強度，可設置輔助底板，將一些笨重的元件牢固地安裝在輔助板上。,PCB板的最佳形

7、狀是矩形，當板面尺寸大于200150mm時要考慮使用機械邊框加固。,要在PCB板上留足固定支架、定位螺孔和連接插座的位置，便于安裝。,印制電路,板布局樣圖,印制電路,板布局樣圖,三、PCB板布局的檢查和評審,印制板尺寸是否與加工圖紙尺寸相符？能否符合 PCB 制造工藝要求？有無定位標記？,元件在二維、三維空間上有無沖突？,元件布局是否疏密有序，排列整齊？是否全部布完？,需更換的元件能否方便的更換？插件插入設備是否方便？,熱敏元件與發(fā)熱元件之間是否有適當?shù)木嚯x？,調(diào)整可調(diào)元件是否方便？,在需要散熱的地方，裝了散熱器沒有？空氣流是否通暢？,信號流程是否順暢且互連最短？,插頭、插座等與機械設計是否矛

8、盾？,線路的干擾問題是否有所考慮？,第二節(jié) PCB板布線規(guī)范,一、PCB板布線概述,在PCB設計中，布線是完成產(chǎn)品設計的重要步驟，可以說前面的準備工作都是為它而做的，在整個 PCB 中，布線的設計過程最長、技巧最細、工作量最大。PCB 布線方式有兩種：自動布線及交互式布線。,自動布線的布通率，依賴于良好的布局，走線的彎曲次數(shù)、導通孔的數(shù)目、步進的數(shù)目等,布線規(guī)則可以預先設定,。,布線過程一般先進行探索式布線路徑，快速地把短線連通，然后進行迷宮式布線，先把要布的連線進行全局的布線路徑優(yōu)化，可以根據(jù)需要斷開已布的線，并試著重新再布線，以改進總體效果。,PCB 板的設計過程是一個復雜而又簡單的過程，

9、要想很好地掌握它，還需廣大電子工程設計人員去自已體會，才能得到其中的真諦。,二、布線規(guī)則,1.常用的基本布線方法,直接布線：先把最關鍵的導線布放好，然后把其它次要的導線繞過這些布線布放好，通常利用元件跨越導線來提高布線率，布線不通時可以通過頂層斷路線來解決，適用于單面板。,XY坐標布線：在PCB板的一面的所有導線都與水平邊緣線平行，而相鄰的一面上的所有導線都與前一面的導線正交，兩面導線的連通通過金屬化過孔實現(xiàn)，適用于雙面板和多層板。,2.布線寬度選擇原則,布線寬度選用的依據(jù)：布線最小寬度主要由導線與絕緣基板的粘附強度和流過它們的電流值來決定。,布,線,寬,度,與,電,流,關,系,表,布線常用寬

10、度:當銅箔厚度為50um時，電源線布線寬度一般選用11.5mm，通過2A電流，溫度升高不超過3度，可以滿足大部分要求。數(shù)字電路信號線布線寬度通常選用0.20.3mm。當布線密度允許時，應盡可能增加布線寬度，特別是電源線和地線。,自動布線要求依次按照地線電源線時鐘線其它的順序進行布線，在布線規(guī)則中設置布線優(yōu)先級，0為最低級，100為最高級。,布線與電感量：印制導線的電感量與其長度成正比，與其寬度成反比，因此短而寬的線有利于抑制干擾。,布線寬度與焊盤：布線寬度一般要小于與之相連的焊盤直徑。,3.布線間距選擇原則,導線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。導線越短、間距越大，線間絕

11、緣電阻就越大。當導線間距為1.5mm時，其絕緣電阻超過20M，允許電壓為300V；導線間距為1.0mm時，允許電壓為200V。所以一般選用導線間距為1.01.5mm，可以滿足大部分設計要求。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許可視間距很小。,4.布線優(yōu)先次序原則,密度疏松原則：從PCB板連接關系最簡單器件和最疏松的區(qū)域開始布線。,核心優(yōu)先原則：核心部分優(yōu)先布線，其它次要信號要照顧整體，不能與關鍵信號相抵觸。,5.重要線路布線原則,重要線路主要包括：時鐘、復位以及弱信號線等。,重要線路（含總線和片選線）應盡可能遠離I/O線和接插件，時鐘發(fā)生器盡量靠近使用該時鐘的器件。,時鐘線盡量短，并用地

12、線將時鐘區(qū)圈起來；石英振蕩器外殼要接地；石英晶體及對噪聲敏感的器件下面不要走線。,時鐘信號最容易產(chǎn)生電磁輻射干擾，走線時應與地線回路靠近，時鐘線垂直于I/O線比平行于I/O時所產(chǎn)生的干擾要小。,弱信號、低頻電路周圍不要形成電流環(huán)路。,模擬電壓輸入線、參考電壓端要盡量遠離數(shù)字電路信號，特別是時鐘信號。,6.信號線布線的一般原則,輸入、輸出端的導線應盡量避免相鄰平行，若無法避免則平行信號線之間要盡量留有較大間隔，最好加線間地線，起到屏蔽作用。,印制板兩面的導線應相互垂直、斜交或彎曲走線，避免平行走線，以減少寄生電容。,信號線間的壓差較大時，要加大導線間的間距；布線密度較低時，可加粗導線，并適當加大

13、間距。,重要信號應采用手工優(yōu)先布線、屏蔽和加大安全距離等方法，使其回路面積最小，保證信號質(zhì)量，在多層板中盡量提供專門的布線層。,電源線,信號clk,不好的布線,強弱信號盡量遠離,相鄰兩面采用#字型布線,常見走線對比1,常見走線對比2,常見走線對比3,7.信號走線控制,走線長度控制：PCB設計時應該盡可能使布線長度最短，以減少布線長度帶來的干擾問題。特別是重要的信號線，應該根據(jù)具體的情況采用合理的網(wǎng)路拓撲結(jié)構(gòu)，使總長度最短。,走線長度控制,走線倒角控制：PCB設計中應盡量避免使用銳角和直角，以避免產(chǎn)生不必要的輻射，所有的線與線之間的夾角一般應大于135。,走線倒角控制,不合理,8.信號屏蔽原則,

14、印制電路板上的元件若要加屏蔽時，可以在元件外面套一個屏蔽罩，在對應于元件的另一面再罩上一個扁形屏蔽罩（或金屬板），將兩個屏蔽罩在電氣上連接起來并接地，構(gòu)成一個近似封閉的屏蔽盒。,印制導線如果需要加屏蔽，在要求不高時，可采用印制導線屏蔽，對于多層板，一般通過電源層和地線層的使用，既解決電源和地線的布線問題，又可以對信號線進行屏蔽。,印制導線屏蔽方法,重要信號線的屏蔽：對于一些重要的信號線，如時鐘信號、同步信號、復位信號或頻率特別高的信號，應該考慮采用包絡或覆銅的屏蔽方式進行屏蔽。即將所布置的重要信號線或高頻信號線的上下左右用地線隔離，并考慮好屏蔽地和實際地平面的有效結(jié)合。,重要信號線的屏蔽,9.

15、地線布線的一般原則,一般將公共地線布置在PCB板的邊緣，便于PCB板安裝在機架上及機架與地線相連接。公共地線與印制板邊緣應留一定的距離，一般不小于2倍的板材厚度。,盡量加粗地線。若地線很細，接地電位會隨電流的變化而變化，導致電子系統(tǒng)的信號受到干擾，特別是模擬電路部分，因此地線應該盡量寬，一般以大于 3mm 為宜。,在印制電路板上應盡可能多地保留銅箔做地線，使傳輸特性和屏蔽作用得到改善，并減少分布電容的影響。數(shù)字電路中地線可以設計成閉合回路，模擬電路中地線不可以設計成閉合回路。在低頻電路中采用單點接地；在高頻電路中就近接地，而且要采用大面積接地方式。,印制板上若有大電流器件，如繼電器、揚聲器等，

16、其地線最好分開獨立走，以減少地線上的噪聲。,模擬地和數(shù)字地的連接：模擬地和數(shù)字地應該分開排布，這樣可以減少模擬電路與數(shù)字電路之間的相互干擾。通常采用地線割裂法使各自自成回路，然后再分別接到公共的一點上。如圖所示模擬平面和數(shù)字平面是兩個相互獨立的平面，以保證信號的完整性，只在電源入口處通過一個0歐電阻或小電感連接，再與公共地相連。,模擬地和數(shù),字地的連接,單點接地示意圖,環(huán)路最小原則,環(huán)路最小規(guī)則：即信號線與地線回路構(gòu)成的環(huán)路面積要盡可能小，環(huán)路面積越小，對外電磁輻射越小，接收外界的干擾也越小，如圖所示。,電源與地線的緊密耦合設計,不好,比較好,最好,大面積覆銅接地:沒有布線的區(qū)域最好由大的接地面來覆蓋，以提供屏蔽和增加去耦能力。但是發(fā)熱元件和大電流引線周圍應盡量避免使用大面積銅箔，否則長時間受熱易發(fā)生銅箔膨脹脫落現(xiàn)象。必須使用大面積銅箔時，最好用柵格狀，便于散熱。,孤立覆銅控制：獨立的覆銅區(qū)也叫銅島，它的出現(xiàn)會帶來一些不可預知的問題，因此應該將孤立覆銅區(qū)與實際地平面相連，或?qū)⒐铝⒏层~區(qū)刪除。在實際PCB板制作中，增加覆銅區(qū)除了增加接地面積有助于改善信號質(zhì)量外，還有方便PCB板生產(chǎn)廠家加