PCB板基础知识布局原则布线技巧设计指导规则.doc

PCB板基本知识一、 PCB板元素1. 工作层面对于印制电路板来说，工作层面可以分为6大类，信号层 （signal layer）内部电源/接地层 （internal plane layer）机械层（mechanical layer） 重要用来放置物理边界和放置尺寸标注等信息，起到相应提示作用。EDA软件可以提供16层机械层。防护层（mask layer） 涉及锡膏层和阻焊层两大类。锡膏层重要用于将表面贴元器件粘贴在PCB上，阻焊层用于防止焊锡镀在不应当焊接地方。丝印层（silkscreen layer） 在PCB板TOP和BOTTOM层表面绘制元器件外观轮廓和放置字符串等。例如元器件标记、标称值等以及放置厂家标志，生产日期等。同步也是印制电路板上用来焊接元器件位置根据，作用是使PCB板具备可读性，便于电路安装和维修。其她工作层（other layer） 禁止布线层 Keep Out Layer钻孔导引层 drill guide layer钻孔图层 drill drawing layer复合层 multi-layer2. 元器件封装是实际元器件焊接到PCB板时焊接位置与焊接形状，涉及了实际元器件外形尺寸，所占空间位置，各管脚之间间距等。元器件封装是一种空间功能，对于不同元器件可以有相似封装，同样相似功能元器件可以有不同封装。因而在制作PCB板时必要同步懂得元器件名称和封装形式。（1） 元器件封装分类通孔式元器件封装（THT，through hole technology） 表面贴元件封装 （SMT Surface mounted technology ）另一种惯用分类办法是从封装外形分类： SIP单列直插封装 DIP双列直插封装 PLCC塑料引线芯片载体封装 PQFP塑料四方扁平封装 SOP 小尺寸封装TSOP薄型小尺寸封装PPGA 塑料针状栅格阵列封装PBGA 塑料球栅阵列封装CSP 芯片级封装(2) 元器件封装编号编号原则：元器件类型+引脚距离（或引脚数）+元器件外形尺寸例如 AXIAL-0.3 DIP14 RAD0.1 RB7.6-15 等。（3）常用元器件封装电阻类 普通电阻AXIAL-,其中表达元件引脚间距离；可变电阻类元件封装编号为VR，其中表达元件类别。电容类 非极性电容 编号RAD,其中表达元件引脚间距离。 极性电容 编号RB-，表达元件引脚间距离，表达元件直径。二极管类 编号DIODE-,其中表达元件引脚间距离。晶体管类 器件封装形式各种各样。集成电路类 SIP单列直插封装DIP双列直插封装PLCC塑料引线芯片载体封装PQFP塑料四方扁平封装SOP 小尺寸封装TSOP薄型小尺寸封装PPGA 塑料针状栅格阵列封装PBGA 塑料球栅阵列封装CSP 芯片级封装3. 铜膜导线 是指PCB上各个元器件上起电气导通作用连线，它是PCB设计中最重要某些。对于印制电路板铜膜导线来说，导线宽度和导线间距是衡量铜膜导线重要指标，这两个方面尺寸与否合理将直接影响元器件之间能否实现电路对的连接关系。印制电路板走线原则：走线长度：尽量走短线，特别对小信号电路来讲，线越短电阻越小，干扰越小。走线形状：同一层上信号线变化方向时应当走135斜线或弧形，避免90拐角。走线宽度和走线间距：在PCB设计中，网络性质相似印制板线条宽度规定尽量一致，这样有助于阻抗匹配。走线宽度 普通信号线宽为： 0.20.3mm，(10mil)电源线普通为1.22.5mm 在条件容许范畴内，尽量加宽电源、地线宽度，最佳是地线比电源线宽，它们关系是：地线电源线信号线焊盘、线、过孔间距规定 PAD and VIA： 0.3mm（12mil）PAD and PAD： 0.3mm（12mil）PAD and TRACK： 0.3mm（12mil）TRACK and TRACK： 0.3mm（12mil）密度较高时：PAD and VIA： 0.254mm（10mil）PAD and PAD： 0.254mm（10mil）PAD and TRACK： 0.254mm（10mil）TRACK and TRACK： 0.254mm（10mil）4. 焊盘和过孔引脚钻孔直径=引脚直径+（1030mil）引脚焊盘直径=钻孔直径+18milPCB布局原则1、依照构造图设立板框尺寸，按构造要素布置安装孔、接插件等需要定位器件，并给这些器件赋予不可移动属性。 按工艺设计规范规定进行尺寸标注。2. 依照构造图和生产加工时所须夹持边设立印制板禁止布线区、禁止布局区域。依照某些元件特殊规定，设立禁止布线区。3. 综合考虑PCB性能和加工效率选取加工流程。加工工艺优选顺序为：元件面单面贴装元件面贴、插混装（元件面插装焊接面贴装一次波峰成型）双面贴装元件面贴插混装、焊接面贴装。4、布局操作基本原则A. 遵循“先大后小，先难后易”布置原则，即重要单元电路、核心元器件应当优先布局B. 布局中应参照原理框图，依照单板主信号流向规律安排重要元器件C. 布局应尽量满足如下规定:总连线尽量短，核心信号线最短;高电压、大电流信号与小电流，低电压弱信号完全分开;模仿信号与数字信号分开；高频信号与低频信号分开；高频元器件间隔要充分D. 相似构造电路某些，尽量采用“对称式”原则布局；E. 按照均匀分布、重心平衡、版面美观原则优化布局；F. 器件布局栅格设立，普通IC器件布局时，栅格应为50-100 mil,小型表面安装器件，如表面贴装元件布局时，栅格设立应不少于25mil。G. 如有特殊布局规定，应双方沟通后拟定。5. 同类型插装元器件在X或Y方向上应朝一种方向放置。同一种类型有极性分立元件也要力求在X或Y方向上保持一致，便于生产和检查。6. 发热元件要普通应均匀分布，以利于单板和整机散热，除温度检测元件以外温度敏感器件应远离发热量大元器件。7. 元器件排列要便于调试和维修，亦即小元件周边不能放置大元件、需调试元、器件周边要有足够空间。8. 需用波峰焊工艺生产单板，其紧固件安装孔和定位孔都应为非金属化孔。当安装孔需要接地时，应采用分布接地小孔方式与地平面连接。9. 焊接面贴装元件采用波峰焊接生产工艺时，阻、容件轴向要与波峰焊传送方向垂直， 阻排及SOP（PIN间距不不大于等于1.27mm）元器件轴向与传送方向平行；PIN间距不大于1.27mm（50mil)IC、SOJ、PLCC、QFP等有源元件避免用波峰焊焊接。10. BGA与相邻元件距离5mm。其他贴片元件互相间距离0.7mm；贴装元件焊盘外侧与相邻插装元件外侧距离不不大于2mm；有压接件PCB，压接接插件周边5mm内不能有插装元、器件，在焊接面其周边5mm内也不能有贴装元、器件。11. IC去耦电容布局要尽量接近IC电源管脚，并使之与电源和地之间形成回路最短。12. 元件布局时,应恰当考虑使用同一种电源器件尽量放在一起，以便于将来电源分隔。13. 用于阻抗匹配目阻容器件布局，要依照其属性合理布置。串联匹配电阻布局要接近该信号驱动端，距离普通不超过500mil。匹配电阻、电容布局一定要分清信号源端与终端，对于多负载终端匹配一定要在信号最远端匹配。14. 布局完毕后打印出装配图供原理图设计者检查器件封装对的性，并且确认单板、背板和接插件信号相应关系，经确认无误后方可开始布线。布线布线是整个PCB设计中最重要工序。这将直接影响着PCB板性能好坏。在PCB设计过程中，布线普通有这样三种境界划分：一方面是布通，这时PCB设计时最基本规定。如果线路都没布通，搞得处处是飞线，那将是一块不合格板子，可以说还没入门。另一方面是电器性能满足。这是衡量一块印刷电路板与否合格原则。这是在布通之后，认真调节布线，使其能达到最佳电器性能。接着是美观。如果你布线布通了，也没有什么影响电器性能地方，但是一眼看过去杂乱无章，加上五彩缤纷、花花绿绿，那就算你电器性能怎么好，在别人眼里还是垃圾一块。这样给测试和维修带来极大不便。布线要整洁划一，不能纵横交错毫无章法。这些都要在保证电器性能和满足其她个别规定状况下实现，否则就是舍本逐末了。布线时重要按如下原则进行：普通状况下，一方面应对电源线和地线进行布线，以保证电路板电气性能。在条件容许范畴内，尽量加宽电源、地线宽度，最佳是地线比电源线宽，它们关系是：地线电源线信号线，普通信号线宽为：0.20.3mm，最细宽度可达0.050.07mm，电源线普通为1.22.5mm。对数字电路 PCB可用宽地导线构成一种回路，即构成一种地网来使用（模仿电路地则不能这样使用） 预先对规定比较严格线（如高频线）进行布线，输入端与输出端边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。 振荡器外壳接地，时钟线要尽量短，且不能引得处处都是。时钟振荡电路下面、特殊高速逻辑电路某些要加大地面积，而不应当走其他信号线，以使周边电场趋近于零； 尽量采用45折线布线，不可使用90折线，以减小高频信号辐射；（规定高线还要用双弧线） 任何信号线都不要形成环路，如不可避免，环路应尽量小；信号线过孔要尽量少； 核心线尽量短而粗，并在两边加上保护地。 通过扁平电缆传送敏感信号和噪声场带信号时，要用“地线-信号-地线”方式引出。 核心信号应预留测试点，以以便生产和维修检测用原理图布线完毕后，应对布线进行优化；同步，经初步网络检查和DRC检查无误后，对未布线区域进行地线填充，用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板，电源，地线各占用一层。 Alitum DesignerPCB板布线规则 对于PCB设计， AD提供了详尽10种不同设计规则，这些设计规则则涉及导线放置、导线布线办法、元件放置、布线规则、元件移动和信号完整性等规则。依照这些规则， Protel DXP进行自动布局和自动布线。很大限度上，布线与否成功和布线质量高低取决于设计规则合理性，也依赖于顾客设计经验。对于详细电路可以采用不同设计规则，如果是设计双面板，诸多规则可以采用系统默认值，系统默认值就是对双面板进行布线设立。 本章将对Protel DXP布线规则进行解说。6.1 设计规则设立进入设计规则设立对话框办法是在PCB电路板编辑环境下，从Protel DXP主菜单中执行菜单命令Desing/Rules ，系统将弹出如图6-1所示PCB Rules and Constraints Editor(PCB设计规则和约束 ) 对话框。图6-1 PCB设计规则和约束对话框该对话框左侧显示是设计规则类型，共分10类。左边列出是Desing Rules( 设计规则 ) ，其中涉及Electrical （电气类型）、Routing （布线类型）、SMT （表面粘着元件类型）规则等等，右边则显示相应设计规则设立属性。该对话框左下角有按钮Priorities ，单击该按钮，可以对同步存在各种设计规则设立优先权大小。对这些设计规则基本操作有：新建规则、删除规则、导出和导入规则等。可以在左边任一类规则上右击鼠标，将会弹出如6-2所示菜单。在该设计规则菜单中， New Rule是新建规则； Delete Rule是删除规则； Export Rules是将规则导出，将以 .rul为后缀名导出到文献中； Import Rules是从文献中导入规则； Report 选项，将当前规则以报告文献方式给出。 图6 2设计规则菜单下面，将分别简介各类设计规则设立和用法。6.2 电气设计规则Electrical （电气设计）规则是设立电路板在布线时必要遵守，涉及安全距离、短路容许等4个小方面设立。1 Clearance （安全距离）选项区域设立安全距离设立是PCB 电路板在布置铜膜导线时，元件焊盘和焊盘之间、焊盘和导线之间、导线和导线之间最小距离。下面以新建一种安全规则为例，简朴简介安全距离设立办法。（ 1 ）在Clearance上右击鼠标，从弹出快捷菜单中选取New Rule 选项，如图6-3所示。图6-3 新建规则系统将自动当前设计规则为准，生成名为Clearance_1新设计规则，其设立对话框如图6-4所示。图6-4 新建Clearance_1设计规则（ 2 ）在Where the First object matches选项区域中选定一种电气类型。在这里选定Net单选项，同步在下拉菜单中选取在设定任一网络名。在右边Full Query中浮现InNet （ ）字样，其中括号里也会浮现相应网络名。（ 3 ）同样在where the Second object matches选项区域中也选定Net单选项，从下拉菜单中选取此外一种网络名。（ 4 ）在Constraints选项区域中Minimum Clearance文本框里输入8mil 。这里Mil为英制单位， 1mil=10 -3 inch，linch= 2.54cm 。文中其她位置mil也代表同样长度单位。（ 5 ）单击Close按钮，将退出设立，系统自动保存更改。设计完毕效果如图6-5所示。图6-5 设立最小距离2 Short Circuit （短路）选项区域设立短路设立就与否容许电路中有导线交叉短路。设立办法同上，系统默认不容许短路，即取消Allow Short Circuit复选项选定，如图6- 6所示。图6-6 短路与否容许设立3 Un-Routed Net （未布线网络）选项区域设立可以指定网络、检查网络布线与否成功，如果不成功，将保持用飞线连接。4 Un-connected Pin （未连接管脚）选项区域设立对指定网络检查与否所有元件管脚都连线了。6.3 布线设计规则Routing （布线设计）规则重要有如下几种。1 Width （导线宽度）选项区域设立导线宽度有三个值可以供设立，分别为Max width （最大宽度）、Preferred Width （最佳宽度）、Min width （最小宽度）三个值，如图6-7所示。系统对导线宽度默认值为10mil ，单击每个项直接输入数值进行更改。这里采用系统默认值10mil设立导线宽度。图6 -7 设立导线宽度2. Routing Topology （布线拓扑）选项区域设立拓扑规则定义是采用布线拓扑逻辑约束。 Protel DXP中惯用布线约束为记录最短逻辑规则，顾客可以依照详细设计选取不同布线拓扑规则。 Protel DXP提供了如下几种布线拓扑规则。Shortest ( 最短 ) 规则设立最短规则设立如图6-8所示，从Topology下拉菜单中选取Shortest选项，该选项定义是在布线时连接所有节点连线最短规则。图6 -8 最短拓扑逻辑Horizontal （水平）规则设立水平规则设立如图6- 9所示，从Topoogy下拉菜单中选取Horizontal选基。它采用连接节点水平连线最短规则。图6-9 水平拓扑规则Vertical （垂直）规则设立垂直规则设立如图6-10所示，从Tolpoogy下拉菜单中选取Vertical选项。它采和是连接所有节点，在垂直方向连线最短规则。图 6-10 垂直拓扑规则Daisy Simple （简朴雏菊）规则设立简朴雏菊规则设立如图 6-11所示，从Tolpoogy下拉菜单中选取Daisy simple选项。它采用是使用链式连通法则，从一点到另一点连通所有节点，并使连线最短。图 6-11简朴雏菊规则Daisy-MidDriven （雏菊中点）规则设立雏菊中点规则设立如图6-12所示，从Tolpoogy下拉菜单中选取Daisy_MidDiven选项。该规则选取一种Source （源点），以它为中心向左右连通所有节点，并使连线最短。图 6-12雏菊中点规则Daisy Balanced （雏菊平衡）规则设立雏菊平衡规则设立如图6-13所示，从Tolpoogy下拉菜单中选取Daisy Balanced选项。它也选取一种源点，将所有中间节点数目平均提成组，所有组都连接在源点上，并使连线最短。图 6-13雏菊平衡规则Star Burst （星形）规则设立星形规则设立如图6-14所示，从Tolpoogy下拉菜单中选取Star Burst选项。该规则也是采用选取一种源点，以星形方式去连接别节点，并使连线最短。图 6-14 Star Burst （星形）规则3. Routing Rriority （布线优先级别）选项区域设立该规则用于设立布线优先顺序，设立范畴从0100 ，数值越大，优先级越高，如图6-15所示。图 6-15 布线优先级设立4. Routing Layers （布线图）选殴区域设立该规则设立布线板导导线走线办法。涉及顶层和底层布线层，共有32个布线层可以设立，如图6-16所示。图 6-16 布线层设立由于设计是双层板，故Mid-Layer 1到Mid-Layer30都不存在，该选项为灰色不能使用，只能使用Top Layer和Bottom Layer两层。每层相应右边为该层布线走法。Prote DXP提供了11种布线走法，如图6 -17所示。图 6-17 11 种布线法各种布线办法为： Not Used该层不进行布线； Horizontal该层按水平方向布线 ;Vertical该层为垂直方向布线； Any该层可以任意方向布线； Clock该层为按一点钟方向布线； Clock该层为按两点钟方向布线； Clock该层为按四点钟方向布线； Clock该层为按五点钟方向布线； 45Up该层为向上45 方向布线、45Down该层为向下 45 办法布线； Fan Out该层以扇形方式布线。对于系统默认双面板状况，一面布线采用 Horizontal 方式另一面采用 Vertical 方式。5 Routing Corners （拐角）选项区域设立布线拐角可以有45 拐角、90 拐角和圆形拐角三种，如图618所示。图 618 拐角设立从Style上拉菜单栏中可以选取拐角类型。如图6 16中Setback文本框用于设定拐角长度。 To文本框用于设立拐角大小。对于90 拐角如图619所示，圆形拐角设立如图620所示。图 619 90 拐角设立图 620 圆形拐角设立6 Routing Via Style （导孔）选项区域设立该规则设立用于设立布线中导孔尺寸，其界面如图621所示。图 6 21 导孔设立可以调协参数有导孔直径via Diameter和导孔中通孔直径Via Hole Size ，涉及Maximum （最大值）、Minimum （最小值）和Preferred （最佳值）。设立时需注意导孔直径和通孔直径差值不适当过小，否则将不适当于制板加工。适当差值在10mil以上。6.4 阻焊层设计规则Mask （阻焊层设计）规则用于设立焊盘到阻焊层距离，有如下几种规则。1 Solder Mask Expansion （阻焊层延伸量）选项区域设立该规则用于设计从焊盘到阻碍焊层之间延伸距离。在电路板制作时，阻焊层要预留一某些空间给焊盘。这个延伸量就是防止阻焊层和焊盘相重叠，如图6 22所示系统默认值为4mil,Expansion设立预为设立延伸量大小。图 6 22 阻焊层延伸量设立2 Paste Mask Expansion （表面粘着元件延伸量）选项区域设立该规则设立表面粘着元件焊盘和焊锡层孔之间距离，如图6 23所示，图中Expansion设立项为设立延伸量大小。图 6 23 表面粘着元件延伸量设立6.5 内层设计规则Plane （内层设计）规则用于多层板设计中，有如下几种设立规则。1 Power Plane Connect Style （电源层连接方式）选项区域设立电源层连接方式规则用于设立导孔到电源层连接，其设立界面如图6 24所示。图 6 24 电源层连接方式设立图中共有5项设立项，分别是： Conner Style 下拉列表：用于设立电源层和导孔连接风格。下拉列表中有 3 个选项可以选取： Relief Connect （发散状连接）、Direct connect （直接连接）和 No Connect （不连接）。工程制板中多采用发散状连接风格。 Condctor Width 文本框：用于设立导通导线宽度。 Conductors 复选项：用于选取连通导线数目，可以有 2 条或者 4 条导线供选取。 Air-Gap 文本框：用于设立空隙间隔宽度。 Expansion 文本框：用于设立从导孔到空隙间隔之间距离。 2. Power Plane Clearance （电源层安全距离）选项区域设立该规则用于设立电源层与穿过它导孔之间安全距离，即防止导线短路最小距离，设立界面如图6 25所示，系统默认值20mil。图 6 25 电源层安全距离设立3 Polygon Connect style （敷铜连接方式）选项区域设立该规则用于设立多边形敷铜与焊盘之间连接方式，设立界面如图6 26所示。图 6 26 敷铜连接方式设立该设立对话框中Connect Style 、Conductors和Conductor width设立与Power Plane Connect Style选项设立意义相似，在此不同志赘述。最后可以设定敷铜与焊盘之间连接角度，有90angle(90 ) 和45Angle （ 45 ）角两种方式可选。6.6 测试点设计规则Testpiont （测试点设计）规则用于设计测试点形状、用法等，有如下几项设立。1 Testpoint Style （测试点风格）选项区域设立该规则中可以指定测试点大小和格点大小等，设立界面如图6 27所示。图 6 27 测试点风格设立该设立对话框有如下选项： Size文本框为测试点大小， Hole Size文本框为测试点导孔大小，可以指定Min （最小值）、Max （最大值）和 Preferred （最优值）。 Grid Size文本框：用于设立测试点网格大小。系统默以为1mil大小。 Allow testpoint under component 复选项：用于选取与否容许将测试点放置在元件下面。复选项Top 、Bottom等选取可以将测试点放置在哪些层面上。 右边多项复选项设立所容许测试点放置层和放置顺序。系统默以为所有规则都选中。2 Testpoint Usage （测试点用法）选项区域设立测试点用法设立界面如图6 28所示。图 6 28 测试点用法设立该设立对话框有如下选项：Allow multiple testpoints on same net复选项：用于设立与否可以在同一网络上容许各种测试点存在。Testpoint 选项区域中单选项选取对测试点解决，可以是Required ( 必要解决 ) 、Invalid （无效测试点）和 Dont care （可忽视测试点）。6.7 电路板制板规则Manufacturing （电路板制板）规则用于对电路板制板设立，有如下几类设立：1. Minimum annular Ring （最小焊盘环宽）选项区域设立电路板制作时最小焊盘宽度，即焊盘外直径和导孔直径之间有效期值，系统默认值为10 mil。2 Acute Angle （导线夹角设立）选项区域设立对于两条铜膜导线交角，不不大于90 。3 Hole size （导孔直径设立）选项区域设立该规则用于设立导孔内直径大小。可以指定导孔内直径最大值和最小值。Measurement Method下拉列表中有两种选项： Absolute以绝对尺寸来设计， Percent以相对比例来设计。采用绝对尺寸导孔直径设立对话框如图6 29所示（以mil为单位）。图 6 29 导孔直径设立对话框4 Layers Pais （使用板层对）选项区域设立在设计多层板时，如果使用了盲导孔，就要在这里对板层对进行设立。对话框中复选用项用于选取与否容许使用板层对（ layers pairs ）设立。本章中，对Protel DXP提供10种布线规则进行了简介，在设计规则中简介了每条规则功能和设立办法。这些规则设立属于电路设计中较高档技巧，它设计到诸多算法知识。掌握这些规则设立，就能设计出高质量PCB电路。双面板布线技巧一 双面板布线技巧在当今激烈竞争电池供电市场中，由于成本指标限制，设计人员经常使用双面板。尽管多层板(4层、6层及8层) 方案在尺寸、噪声和性能方面具备明显优势，成本压力却促使工程师们重新考虑其布线方略，采用双面板。在本文中，咱们将讨论自动布线功能对的使用和错误使用，有无地平面时电流回路设计方略，以及对双面板元件布局建议。自动布线优缺陷以及模仿电路布线注意事项设计PCB 时，往往很想使用自动布线。普通，纯数字电路板(特别信号电平比较低，电路密度比较小时)采用自动布线是没有问题。但是，在设计模仿、混合信号或高速电路板时，如果采用布线软件自动布线工具，也许会浮现某些问题，甚至很也许带来严重电路性能问题。 例如，图1中显示了一种采用自动布线设计双面板顶层。此双面板底层如图2所示，这些布线层电路原理图如图3a和图3b所示。设计此混合信号电路板时，经仔细考虑，将器件手工放在板上，以便将数字和模仿器件分开放置。采用这种布线方案时，有几种方面需要注意，但最麻烦是接地。如果在顶层布地线，则顶层器件都通过走线接地。器件还在底层接地，顶层和底层地线通过电路板最右侧过孔连接。当检查这种布线方略时，一方面发现弊端是存在各种地环路。此外，还会发现底层地线返回途径被水平信号线隔断了。这种接地方案可取之处是，模仿器件(12位A/D转换器MCP3202和2.5V参照电压源MCP4125)放在电路板最右侧，这种布局保证了这些模仿芯片下面不会有数字地信号通过。图3a和图3b所示电路手工布线如图4、图5所示。在手工布线时，为保证正的确现电路，需要遵循某些通用设计准则：尽量采用地平面作为电流回路；将模仿地平面和数字地平面分开；如果地平面被信号走线隔断，为减少对地电流回路干扰，应使信号走线与地平面垂直；模仿电路尽量接近电路板边沿放置，数字电路尽量接近电源连接端放置，这样做可以减少由数字开关引起di/dt效应。这两种双面板都在底层布有地平面，这种做法是为了以便工程师解决问题，使其可迅速明了电路板布线。厂商演示板和评估板普通采用这种布线方略。但是，更为普遍做法是将地平面布在电路板顶层，以减少电磁干扰。图 1 采用自动布线为图3所示电路原理图设计电路板顶层图 2 采用自动布线为图3所示电路原理图设计电路板底层图 3a 图1、图2、图4和图5中布线电路原理图图 3b 图1、图2、图4和图5中布线模仿某些电路原理图有无地平面时电流回路设计对于电流回路，需要注意如下基本领项：1. 如果使用走线，应将其尽量加粗。PCB上接地连接如要考虑走线时，设计应将走线尽量加粗。这是一种好经验法则，但要懂得，接地线最小宽度是从此点到末端有效宽度，此处“末端”指距离电源连接端最远点。 2. 应避免地环路。3. 如果不能采用地平面，应采用星形连接方略 (见图6)。通过这种办法，地电流独立返回电源连接端。图6中，注意到并非所有器件均有自己回路，U1和U2是共用回路。如遵循如下第4条和第5条准则，是可以这样做。4. 数字电流不应流经模仿器件。数字器件开关时，回路中数字电流相称大，但只是瞬时，这种现象是由地线有效感抗和阻抗引起。对于地平面或接地走线感抗某些，计算公式为V = Ldi/dt，其中V是产生电压，L是地平面或接地走线感抗，di是数字器件电流变化，dt是持续时间。对地线阻抗某些影响，其计算公式为V= RI，其中，V是产生电压，R是地平面或接地走线阻抗，I是由数字器件引起电流变化。通过模仿器件地平面或接地走线上这些电压变化，将变化信号链中信号和地之间关系(即信号对地电压)。5. 高速电流不应流经低速器件。与上述类似，高速电路地返回信号也会导致地平面电压发生变化。此干扰计算公式和上述相似，对于地平面或接地走线感抗，V = Ldi/dt ；对于地平面或接地走线阻抗，V = RI 。与数字电流同样，高速电路地平面或接地走线通过模仿器件时，地线上电压变化会变化信号链中信号和地之间关系。图 4 采用手工走线为图3所示电路原理图设计电路板顶层图 5 采用手工走线为图3所示电路原理图设计电路板底层图 6 如果不能采用地平面，可以采用“星形”布线方略来解决电流回路图 7 分隔开地平面有时比持续地平面有效，图b)接地布线方略比图a) 接地方略抱负6. 不论使用何种技术，接地回路必要设计为最小阻抗和容抗。7. 如使用地平面，分隔开地平面也许改进或减少电路性能，因而要谨慎使用。分开模仿和数字地平面有效办法如图7所示。图 7中，精密模仿电路更接近接插件，但是与数字网络和电源电路开关电流隔离开了。这是分隔开接地回路非常有效办法，咱们在前面讨论图4和图5布线也采用了这种技术。二、工程领域中数字设计人员和数字电路板设计专家在不断增长，这反映了行业发展趋势。尽管对数字设计注重带来了电子产品重大发展，但依然存在，并且还会始终存在一某些与模仿或现实环境接口电路设计。模仿和数字领域布线方略有某些类似之处，但要获得更好成果时，由于其布线方略不同，简朴电路布线设计就不再是最优方案了。本文就旁路电容、电源、地线设计、电压误差和由PCB布线引起电磁干扰 (EMI)等几种方面，讨论模仿和数字布线基本相似之处及差别。 模仿和数字布线方略相似之处旁路或去耦电容在布线时，模仿器件和数字器件都需要这些类型电容，都需要接近其电源引脚连接一种电容，此电容值普通为0.1uF。系统供电电源侧需要另一类电容，普通此电容值大概为10uF。这些电容位置如图1所示。电容取值范畴为推荐值1/10至10倍之间。但引脚须较短，且要尽量接近器件(对于0.1uF电容)或供电电源(对于10uF电容)。在电路板上加旁路或去耦电容，以及这些电容在板上位置，对于数字和模仿设计来说都属于常识。但有趣是，其因素却有所不同。在模仿布线设计中，旁路电容通惯用于旁路电源上高频信号，如果不加旁路电容，这些高频信号也许通过电源引脚进入敏感模仿芯片。普通来说，这些高频信号频率超过模仿器件抑制高频信号能力。如果在模仿电路中不使用旁路电容话，就也许在信号途径上引入噪声，更严重状况甚至会引起振动。图 1 在模仿和数字PCB设计中，旁路或去耦电容(1uF)应尽量接近器件放置。供电电源去耦电容(10uF)应放置在电路板电源线入口处。所有状况下，这些电容引脚都应较短图 2 在此电路板上，使用不同路线来布电源线和地线，由于这种不恰当配合，电路板电子元器件和线路受电磁干扰也许性比较大图3 在此单面板中，到电路板上器件电源线和地线彼此接近。此电路板中电源线和地线配合比图2中恰当。电路板中电子元器件和线路受电磁干扰(EMI)也许性减少了679/12.8倍或约54倍对于控制器和解决器这样数字器件，同样需要去耦电容，但因素不同。这些电容一种功能是用作 “微型”电荷库。在数字电路中，执行门状态切换普通需要很大电流。由于开关时芯片上产生开关瞬态电流并流经电路板，有额外“备用”电荷是有利。如果执行开关动作时没有足够电荷，会导致电源电压发生很大变化。电压变化太大，会导致数字信号电平进入不拟定状态，并很也许引起数字器件中状态机错误运营。流经电路板走线开关电流将引起电压发生变化，电路板走线存在寄生电感，可采用如下公式计算电压变化：V = LdI/dt其中，V = 电压变化；L = 电路板走线感抗；dI = 流经走线电流变化；dt =电流变化时间。因而，基于各种因素，在供电电源处或有源器件电源引脚处施加旁路(或去耦)电容是较好做法。电源线和地线要布在一起电源线和地线位置良好配合，可以减少电磁干扰也许性。如果电源线和地线配合不当，会设计出系统环路，并很也许会产生噪声。电源线和地线配合不当PCB设计示例如图2所示。此电路板上，设计出环路面积为697cm2。采用图3所示办法，电路板上或电路板外辐射噪声在环路中感应电压也许性可大为减少。模仿和数字领域布线方略不同之处地平面是个难题电路板布线基本知识既合用于模仿电路，也合用于数字电路。一种基本经验准则是使用不间断地平面，这一常识减少了数字电路中dI/dt(电流随时间变化)效应，这一效应会变化地电势并会使噪声进入模仿电路。数字和模仿电路布线技巧基本相似，但有一点除外。对于模仿电路，尚有此外一点需要注意，就是要将数字信号线和地平面中回路尽量远离模仿电路。这一点可以通过如下做法来实现：将模仿地平面单独连接到系统地连接端，或者将模仿电路放置在电路板最远端，也就是线路末端。这样做是为了保持信号途径所受到外部干扰最小。对于数字电路就不需要这样做，数字电路可容忍地平面上大量噪声，而不会浮现问题。图 4 (a)将数字开关动作和模仿电路隔离，将电路数字和模仿某些分开。 (b) 要尽量将高频和低频分开，高频元件要接近电路板接插件图5 在PCB上布两条接近走线，很容易形成寄生电容。由于这种电容存在，在一条走线上迅速电压变化，可在另一条走线上产生电流信号图 6 如果不注意走线放置，PCB中走线也许产生线路感抗和互感。这种寄生电感对于包括数字开关电路电路运营是非常有害元件位置如上所述，在每个PCB设计中，电路噪声某些和“安静”某些(非噪声某些)要分隔开。普通来说，数字电路“富含”噪声，并且对噪声不敏感(由于数字电路有较大电压噪声容限)；相反，模仿电路电压噪声容限就小得多。两者之中，模仿电路对开关噪声最为敏感。在混合信号系统布线中，这两种电路要分隔开，如图4所示。PCB设计产生寄生元件 PCB设计中很容易形成也许产生问题两种基本寄生元件：寄生电容和寄生电感。设计电路板时，放置两条彼此接近走线就会产生寄生电容。可以这样做：在不同两层，将一