PCB布局技巧和工藝缺陷處理
發表時間:2022-06-16 09:30:47 人氣:360
PCB(PrintedCircuitBoard),中文名稱是印刷電路板,又稱印刷電路板,印刷電路板,是重要的電子元件,是電子元件的支撐體,是電子元件電氣連接的提供者。因為它是使用電子印刷制成的,所以被稱為“印刷”電路板。
隨著PCB尺寸要求越來越小,器件密度要求越來越高,PCB設計難度也越來越大。如何實現高PCB走線率和縮短設計時間,筆者在這里講一下PCB規劃、布局和走線的設計技巧。
在開始布線之前,應仔細分析設計并仔細設置工具軟件,這將使設計更加合規。
1 確定PCB的層數
電路板的尺寸和布線層數需要在設計之初就確定。布線層數和疊層方式將直接影響走線的布線和阻抗。電路板的尺寸有助于確定疊層和走線寬度,以實現所需的設計效果。目前多層板的成本差異較小,最好在設計之初使用更多的電路層并均勻分布銅。
2 設計規則和約束
要成功完成布線任務,布線工具需要在正確的規則和約束下工作。對所有有特殊要求的信號線進行分類,每個信號類都應該有一個優先級,優先級越高,規則越嚴格。與走線寬度、最大過孔數量、平行度、信號線之間的交互以及層限制相關的規則對布線工具的性能有很大影響。
仔細考慮設計要求是成功布線的重要一步。
3 組件布局
在優化裝配期間,可制造性設計 (DFM) 規則對組件布局施加約束。如果裝配部門允許組件移動,則可以對電路進行適當優化,以便更輕松地進行自動布線。您定義的規則和約束會影響布局設計。自動布線工具一次只考慮一個信號。通過設置走線的約束條件和設置信號線可以走線的層數,就可以按照設計者的設想完成走線工具的布線。
例如,對于電源線的布局:
①在PCB布局中,電源退耦電路應設計在各個相關電路附近,而不是電源部分,否則會影響旁路效果會在電源線與地線上流過脈動電流,造成干擾。
②電路內部的供電方向,宜采用末級到前級供電,該部分電源濾波電容應靠近末級布置;
③對于某些主電流通道,如果在調試和測試過程中要斷開或測量電流,布局時應在印制導線上布置電流缺口。
另外,盡可能注意穩壓電源在單獨的印制板上的布局。當電源與電路共用印制板時,在布局時,應避免穩壓電源與電路元件的混合布置或電源與電路合用地線。因為這種布線不僅容易產生干擾,而且在維護時也不能斷開負載,只能剪掉部分印制線,從而損壞印制板。
4 扇出設計
在扇出設計階段,表面貼裝器件的每個引腳都應至少有一個過孔,以便電路板可用于層間連接、在線測試和需要更多連接時的電路再加工。
為了讓自動布線工具發揮最大的效率,需要盡可能使用最大的過孔尺寸和印刷線,間隔設置為50mil最理想。使用使布線路徑數量最大化的過孔類型。經過仔細考慮和預測,電路在線測試的設計可以在設計的早期進行,在生產過程的后期實現。
過孔扇出的類型根據布線路徑和電路在線測試確定。電源和接地也會影響布線和扇出設計。
5 關鍵信號和手動布線處理
手動布線是現在和未來PCB設計中的一個重要過程,手動布線有助于自動布線工具完成布線工作。
通過手動對選定的網絡(net)進行布線并固定,可以形成一條可用于自動布線的路徑。
首先手動或結合自動布線工具布線關鍵信號。接線完成后,由相關工程技術人員對這些信號布線進行檢查,檢查通過時,固定這些線并開始自動布線其余信號。
由于地線中存在阻抗,會給電路帶來常見的阻抗干擾。因此,在接線時,不要隨意連接任何帶有接地符號的點,這樣可能會造成有害耦合,影響電路的工作。
在較高頻率下,導線的感抗將比導線本身的電阻大幾個數量級。這時,即使只有很小的高頻電流流過導線,也會產生一定的高頻電壓降。因此,對于高頻電路,PCB布局應盡可能緊湊,走線盡可能短。
印制線之間存在互感和電容。當工作頻率較高時,會對其他部分產生干擾,稱為寄生耦合干擾??梢圆扇〉囊种品椒ㄓ校?/span>
①盡可能縮短各級之間的信號走線;
②按信號順序排列各級電路,防止各級信號線相互交叉;
③相鄰兩塊面板的導線應垂直或水平。交叉,不平行;
④信號線在板內平行布置時,應盡量分開一定距離,或用地線和電源線分開,以達到屏蔽的目的。
6 自動布線
關鍵信號的走線需要考慮在走線的時候控制一些電參數,比如減少分布電感等。在了解了自動走線工具的輸入參數以及輸入參數對走線的影響之后,自動走線的質量在一定程度上是可以保證的。
自動布線信號時應使用通用規則。通過設置約束和無布線區域來限制給定信號使用的層數和使用的過孔數量,布線工具可以根據工程師的設計思維自動布線。設置約束并應用創建的規則后,自動布線將達到預期的類似結果,并且在部分設計完成后,將其固定,以防止其受到后續布線過程的影響。
走線的數量取決于電路的復雜程度以及定義了多少通用規則。今天的自動路由工具非常強大,通??梢酝瓿?/span> 100% 的布線。但是,當自動布線工具還沒有完成所有信號布線時,剩余的信號需要手動布線金屬絲。
7 布線布置
一些約束少的信號,走線的長度很長。這時可以先判斷哪些布線合理,哪些布線不合理,然后通過人工編輯縮短信號布線長度,減少過孔數量。
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