一文总结PCB板布线原则详解【保姆级设计解析】

一文总结PCB板布线原则详解【保姆级设计解析】

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/jiepei_PCB/article/details/141158165

PCB板布线是电子工程中的关键技术环节，涉及信号传输路径的规划与实现。本文详细介绍了PCB板布线的基本概念、布线方式、布线规则以及注意事项，内容详实，适合PCB设计领域的学习和参考。

在PCB设计中，布线是完成产品设计的重要步骤。可以说，之前的准备工作已经为它做好了。在整个PCB设计中，布线设计过程具有最高的极限、最细致的技能和最大的工作量。PCB布线包括单面布线、双面布线和多层布线。
还有两种接线方式：自动接线和交互式接线。在自动路由之前。对于要求严格的线路，可以使用交互式预接线，输入端和输出端之间的接线应避免相邻并联，以避免反射干扰。如有必要，应添加地线进行隔离。相邻层的布线应相互垂直，而平行层容易发生寄生耦合。
自动布线的接线率取决于良好的布局，布线规则可以预先设定，包括布线中的弯头数、通孔数、步数等。一般先进行探测布线，快速连接短线，再进行迷宫布线。首先针对全局布线路径对要铺设的布线进行优化，从而可以根据需要断开已铺设的线路。

PCB板接线规则

1. SMD器件之间的距离应大于。
2. SMD器件焊盘外侧与相邻THD元件外缘之间的距离应大于2mm。
3. 接地电路规则
   环路的最小规则是信号线及其环路形成的环路面积应尽可能小。环路面积越小，外部辐射越少，从外部接收到的干扰越小。针对这一规律，在分割接地层时，需要考虑接地层和重要信号线的分布，防止接地层时隙等因素引起的问题;在双层板的设计中，在为电源留出足够空间的同时，其余部分应填充参考接地，并增加一些必要的孔，以有效连接双面接地信号。对于一些关键信号，应尽可能使用地线隔离。对于一些高频设计，应特别考虑接地平面信号电路问题，建议使用多层板。
4. 串扰控制是指PCB上不同网络之间长时间并联布线引起的相互干扰，主要是由于平行线之间的电容和电感分布。克服串扰的主要措施是增加并联布线间距，遵循3W规则;在平行线之间插入接地隔离线。减小接线层与接地层之间的距离。
5. 屏蔽保护
   相应的接地电路规则其实是为了尽可能缩小信号的电路面积，在一些重要信号中很常见，比如时钟信号、同步信号等;对于特别重要且频率较高的信号，应考虑采用铜轴电缆屏蔽结构设计，这意味着线路上外的导线在左右两侧被地线隔开，还需要考虑如何有效地将屏蔽地与实际接地平面相结合。
6. 接线方向控制规则
   相邻层的布线方向为正交结构。避免在相邻层内沿同一方向运行不同的信号线，以减少不必要的层间干扰;当由于电路板结构的限制（如某些背板）难以避免这种情况时，特别是当信号速率较高时，应考虑将每个接线层与接地层隔离，将每条信号线与接地信号线隔离。
7. 接线的开环检测规则
   一般不允许一端悬空的悬线，主要是为了避免“天线效应”，减少不必要的干扰辐射和接收，否则可能会出现不可预测的结果。
8. 阻抗匹配检查规则
   同一网络的布线宽度应一致。线宽的变化会导致线的特性阻抗不均匀。当传输速度较高时，会发生反射。在设计中应尽量避免这种情况。在某些条件下，例如具有类似结构的连接器引线和BGA封装引线，可能无法避免线宽的变化，并且应尽可能减少中间不一致部分的有效长度。
   9、接线闭环检测规则
   防止信号线在不同层之间形成自回路。这类问题在多层板的设计中容易出现，自循环会造成辐射干扰。
   10.支线长度的控制规则
   尽量控制分支的长度，一般要求是Tdelay<=Trise/20。
   11.接线的谐振规则
   主要针对高频信号设计，接线长度不宜是其波长的整数倍，以免产生谐振现象。
9. 线长控制规则
   短线规则是，在设计时，接线长度应尽可能短，以减少接线过长造成的干扰。特别是对于重要的信号线，例如时钟线，将振荡器放置在非常靠近设备的位置非常重要。对于驱动多个设备，应根据具体情况决定使用哪种网络拓扑。
10. 电源层和接地层的完整性规则
    对于导电孔密集的区域，应注意避免电源开挖区孔与地层之间的互连，形成平面层的分割，从而破坏平面层的完整性，导致地层中信号线的电路面积增加。
11. 电源层和接地层重叠的规则
    不同的电源层应避免在空间上重叠。主要目的是减少不同电源之间的干扰，特别是对于一些电压差异较大的电源。必须避免电源平面的重叠问题，如果难以避免，可以考虑中间隔离层。

PCB板接线技巧及注意事项

1. 电源与地线接线注意事项
   1）电源与接地之间应加耦合电容。确保电源通过去耦电容后连接到芯片的引脚。（去耦电容一般有两个功能：一个是提供芯片的瞬时电流，另一个是消除电源噪声）。
   2）尽量加宽电源线和地线，最好地线比电源线宽，电源线比信号线宽。
   3）大面积的铜层可以作为地线，将印刷电路板上未使用的区域接地，作为地线使用。或者可以做成多层板，一层用于电源，一层用于地线。
2. 混合数字和模拟电路时的处理
   如今，许多PCB不再是单一功能电路，而是由数字和模拟电路的混合组成。因此，在布线时，要考虑它们之间的相互干扰问题，尤其是对地线的噪声干扰。由于数字电路的高频和模拟电路的灵敏度高，高频信号线应尽可能远离敏感的模拟电路元件。但是，对于整个PCB，PCB只能有一个外部节点，因此需要处理PCB内部数字和模拟信号共享接地的问题。但是，在电路板内部，数字电路的接地和模拟电路的接地实际上是分开的，只是在PCB与外界的连接处。数字电路的接地和模拟电路的接地之间有短路。请注意，只有一个连接点，也有PCB上没有共同点的情况，这是由系统设计决定的。
3. 线角的处理
   通常，线的角会有粗细变化，但是当线的直径发生变化时，就会出现一些反射现象。拐角对线条粗细变化的影响最差，直角最差，45 度角最好，圆角最好。然而，圆角在PCB设计中处理起来比较麻烦，所以一般是根据信号的灵敏度来确定的。一般来说，45度角对于信号来说就足够了，圆角只用于特别敏感的线路。

好的PCB板布线可以处理一些在原理图设计中没有充分考虑的实际问题，例如调整元件布局，处理线粗，间距和布线以满足生产标准。