PCB Layout设计规范—布线与布局
7、PCB布线与布局如果PCB是插在母板上的,则母板的模拟和数字电路的电源和地也要分开,模拟地和数字地在母板的接地处接地,电源在系统接地点附近单点汇接,如电源电压一致,模拟和数字电路的电源在电源入口单点汇接,如电源电压不一致,在两电源较近处并一1~2nf的电容,给两电源间的信号返回电流提供通路。16、PCB布线与布局增大线间的距离,使得干扰源与受感应的线路之间的互感尽可能地小17PCB布线与布局如
布局思路
在PCB布局过程中,首先考虑的是PCB的尺寸大小。其次要考虑有结构定位要求的器件和区域,如是否有限高,限宽和打孔,开槽区域。然后根据电路信号和电源流向,对各个电路模块进行预布局,最后根据每个电路模块的设计原则进行全部元器件的布局工作。
布局的基本原则
1、与相关人员沟通以满足结构、SI、DFM、DFT、EMC方面的特殊要求。
2、根据结构要素图,放置接插件、安装孔、指示灯等需要定位的器件,并给这些器件赋予不可移动属性,并进行尺寸标注。
3、根据结构要素图和某些器件的特殊要求,设置禁止布线区、禁止布局区域。
4、综合考虑PCB性能和加工的效率选择工艺加工流程(优先为单面SMT;单面SMT+插件;双面SMT;双面SMT+插件),并根据不同的加工工艺特点布局。
5、布局时参考预布局的结果,根据“先大后小,先难后易”的布局原则。
6、布局应尽量满足以下要求:总的连线尽可能短,关键信号线最短;高电压、大电流信号与低电压、小电流信号的弱信号完全分开;模拟信号与数字信号分开;高频信号与低频信号分开;高频元器件的间距要充分。在满足仿真和时序分析要求的前提下,局部调整。
7、相同电路部分尽可能采用对称式模块化布局。
8、布局设置建议栅格为50mil,IC器件布局,栅格建议为25 25 25 25 mil。布局密度较高时,小型表面贴装器件,栅格设置建议不少于5mil。
特殊元器件的布局原则
1、尽可能缩短调频元器件之间的连线长度。易受干扰的元器件不能相互挨得太近,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。
2、对于可能存在较高电位差的器件与导线之间,应加大他们之间的距离,防止意外短路。带强电的器件,尽量布置在人体不易接触的地方。
3、重量超过15g的元器件,应当加支架固定,然后焊接。对于又大又重,发热量大的元器件不宜装在PCB上,装在整机外壳上应考虑散热问题,热敏器件应远离发热器件。
4、对于电位器,可调电感线圈,可变电容,微动开关等可调元器件的布局应考虑整机的结构要求,如限高,孔位大小,中心坐标等。
5、预留PCB定位孔和固定支架所占用的位置。
布局后检查
在PCB设计中,合理的布局是PCB设计成功的第一步,工程师在布局完成后需要严格检查以下内容:
1、PCB尺寸标记,器件布局是否和结构图纸一致,是否符合PCB制造工艺要求,如最小孔径,最小线宽。
2、元器件之间在二维、三维空间上是否相互干涉,是否会与结构外壳相互干涉。
3、元器件是否全部放置完毕。
4、需要经常插拔或者更换的元器件是否方便插拔与更换。
5、热敏器件与发热元器件是否有合适的距离。
6、调整可调器件和按下按键是否方便。
7、安装散热器的位置是否空气通畅。
8、信号流向是否通畅且互联最短。
9、线路干扰问题是否有考虑。
10、插头,插座是否与机械设计矛盾。
按部位分类技术规范内容
1、PCB布线与布局PCB布线与布局隔离准则:强弱电流隔离、大小电压隔离,高低频率隔离、输入输出隔离、数字模拟隔离、输入输出隔离,分界标准为相差一个数量级。隔离方法包括:空间远离、地线隔开。
2、PCB布线与布局晶振要尽量靠近IC,且布线要较粗
3、PCB布线与布局晶振外壳接地
4、PCB布线与布局时钟布线经连接器输出时,连接器上的插针要在时钟线插针周围布满接地插针
5、PCB布线与布局让模拟和数字电路分别拥有自己的电源和地线通路,在可能的情况下,应尽量加宽这两部分电路的电源与地线或采用分开的电源层与接地层,以便减小电源与地线回路的阻抗,减小任何可能在电源与地线回路中的干扰电压
6、PCB布线与布局单独工作的PCB的模拟地和数字地可在系统接地点附近单点汇接,如电源电压一致,模拟和数字电路的电源在电源入口单点汇接,如电源电压不一致,在两电源较近处并一1~2nf的电容,给两电源间的信号返回电流提供通路
7、PCB布线与布局如果PCB是插在母板上的,则母板的模拟和数字电路的电源和地也要分开,模拟地和数字地在母板的接地处接地,电源在系统接地点附近单点汇接,如电源电压一致,模拟和数字电路的电源在电源入口单点汇接,如电源电压不一致,在两电源较近处并一1~2nf的电容,给两电源间的信号返回电流提供通路
8、PCB布线与布局当高速、中速和低速数字电路混用时,在印制板上要给它们分配不同的布局区域9PCB布线与布局对低电平模拟电路和数字逻辑电路要尽可能地分离
10、PCB布线与布局多层印制板设计时电源平面应靠近接地平面,并且安排在接地平面之下。11PCB布线与布局多层印制板设计时布线层应安排与整块金属平面相邻
12、PCB布线与布局多层印制板设计时把数字电路和模拟电路分开,有条件时将数字电路和模拟电路安排在不同层内。如果一定要安排在同层,可采用开沟、加接地线条、分隔等方法补救。模拟的和数字的地、电源都要分开,不能混用
13、PCB布线与布局时钟电路和高频电路是主要的干扰和辐射源,一定要单独安排、远离敏感电路
14、PCB布线与布局注意长线传输过程中的波形畸变
15、PCB布线与布局减小干扰源和敏感电路的环路面积,最好的办法是使用双绞线和屏蔽线,让信号线与接地线(或载流回路)扭绞在一起,以便使信号与接地线(或载流回路)之间的距离最近
16、PCB布线与布局增大线间的距离,使得干扰源与受感应的线路之间的互感尽可能地小17PCB布线与布局如有可能,使得干扰源的线路与受感应的线路呈直角(或接近直角)布线,这样可大大降低两线路间的耦合
18、PCB布线与布局增大线路间的距离是减小电容耦合的最好办法
19、PCB布线与布局在正式布线之前,首要的一点是将线路分类。主要的分类方法是按功率电平来进行,以每30dB功率电平分成若干组
20、PCB布线与布局不同分类的导线应分别捆扎,分开敷设。对相邻类的导线,在采取屏蔽或扭绞等措施后也可归在一起。分类敷设的线束间的最小距离是50~75mm
21、PCB布线与布局电阻布局时,放大器、上下拉和稳压整流电路的增益控制电阻、偏置电阻(上下拉)要尽可能靠近放大器、有源器件及其电源和地以减轻其去耦效应(改善瞬态响应时间)。
22、PCB布线与布局旁路电容靠近电源输入处放置
23、PCB布线与布局去耦电容置于电源输入处。尽可能靠近每个IC
24、PCB布线与布局PCB基本特性 阻抗:由铜和横切面面积的质量决定。具体为:1盎司0.49毫欧/单位面积
电容:C=EoErA/h,Eo:自由空间介电常数,Er:PCB基体介电常数,A:电流到达的范围,h:走线间距
电感:平均分布在布线中,约为1nH/m
盎司铜线来讲,在0.25mm(10mil)厚的FR4碾压下,位于地线层上方的)0.5mm宽,20mm长的线能产生9.8毫欧的阻抗,20nH的电感及与地之间1.66pF的耦合电容。25PCB布线与布局PCB布线基本方针:增大走线间距以减少电容耦合的串扰;平行布设电源线和地线以使PCB电容达到最佳;将敏感高频线路布设在远离高噪声电源线的位置;加宽电源线和地线以减少电源线和地线的阻抗;
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