PCB布线布局设计毕业论文.doc

长沙民政职业技术学院毕业论文
题 目：PCB布线布局设计
学 院：电子信息工程学院
专业班级：应用电子技术1133班
学生姓名：
学 号：
组 长：
组 员：
指导教师：
完成日期：2014年4月14日

诚信声明
本人郑重声明：所呈交的毕业论文，题目《PCB布线布局设计》是本人在指导教师的指导下，结合实际的学习和顶岗实习所取得的实践成果，对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确的方式注明。除次之外，此论文不包含任何其他个人或集体已发表或撰写过的作品成果，本人完全意识到本声明应承担的法律责任。转载请注明出处。

日期：2014年4月14日

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PCB布线布局设计
摘要
PCB板是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。在现代化工业生产中，PCB板起着至关重要的作用。体本文介绍了PCB设计的基本概念，及一些电路板设计的处理方式，详述了基本电路的设计要求与工厂可制造性的要求。
关键词： PCB电路 流程 质量 可制造性

前言
21世纪人类进入了高度信息化社会，在产业中印制电路板是一个重要不可或缺的重要支柱，印制电路板是电子元器件的唯一支撑体，电子信息领域中的一切互连和装备必须依赖印制电路板得以实现，传统印制电路板设计时以电路原理图为基础，实现电路设计者所需要的连接和实现功能。而当今电子设备要求高性能化、多功能和小型化，高速大容量设计、低功耗设计和高密度互连设计变得更加重要，从而融合多学科的印制电路板设计技术成为高端电子产品的最关键技术之一。

目 录
【诚信声明】..............................................2
【摘要】...................................................2
【关键字】.................................................2
【前言】...................................................2
一：PCB整板规划与设计................................... ..4
晶振电路的正确处理方式................................. ..5
二：DDR模块................................................6
1. DDR概述................................................6
2. DDR设计.................................................6
3. 时序等长................................................7
三：差分线设计............................................7
1. 差分线概述..............................................8
2. 差分线设计方法..........................................8
四：时序等长...............................................8
五：PCB设计的可制造性...................................10
1. 可制造性概述...........................................10
2.可制造性要求 ......................... ................11
六：PCB设计人员职业素养..................................12
参考文献.................................................13
致谢.....................................................14

PCB整板规划与设计
PCB设计的注意事项，以及电路板的可制造性。
1.对PCB布线的整体规划，我们应该有明确的顺序，不然在设计中会迷失自己，至于先做什么再做什么，古语云：人是铁，饭是钢。电源是整板的核心模块，没有电源就像人没吃饭，板子怎么跑得起来呢？第二就是重要信号的规划，重要信号包括，时钟，DDR等，对这些信号，必须以最优的方式来布线，他们就像是人的器官，必须作为重点，当然，做为人，四肢也是很重要的，其他的信号就像人的四肢，必须保证电路的完整性，

图1
在其他信号布线的方面，我们应该短，顺，直，少过孔，走线角度一般为135度，并且不能直角走线，其他角度走线，这是由于信号在传输过程中，会产生尖端放电，会使板子质量下降几个等级！
下面我来谈一下一些常见的重要电路模块的正确处理：
晶振电路的正确处理方式

图2
1.晶振，是整版的心脏，晶振在电气上可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，用来产生芯片的脉冲信号，影响振荡器工作的环境因素有：电磁干扰（EMI）、机械震动与冲击、湿度和温度。在EMI方面在布局时，我们必须将其尽量放置在“安全”的地方，它必须放置在电路板的器件面，而且晶振下面是不允许有底层器件的，而且应该如图，靠近输出端，让时钟信号，尽量短，以防止其他信号的干扰，在布线方面，要有最好的参考平面，并且一定要原理其他信号，以防止干扰，机械震动与冲击、湿度和温度也是重要的方面。

DDR模块

DDR概述
DDR=Double Data Rate双倍速率同步动态随机存储器。下面我们着重介绍一下现在主流使用的DDR3。
第三代双倍数据率同步动态随机存取存储器(Double-Data-Rate Three Synchronous Dynamic Random Access Memory,一般称为DDR3 SDRAM),是一种计算机存储器规格。系统有三类电源：VDD、VTT、VREF。DDR的VDD电压降至1.5V，比采用1.8V的DDR2省电20%左右，同样的速率下DDR3比DDR2更加省电，同样的功耗下，DDR3能跑到更高的速率，
在DDR3系统中，将对内存系统非常重要的参考电压信号VREF将分为两个信号，即为命令与地址信号服务的VREFCA和为数据总线服务的VREFDQ，这将有效的提高系统数据总线信噪等级，对于PCB设计时，VREF的布局上更加方便把各自的滤波电容，处理到位，布线上也能区分开来，更加容易控制相互的干扰。
DDR设计
首先，我们要明确DDR3的新特性给PCB设计带来了一下挑战：
1.DDR3工作在更高的速率下，带来更加复杂的高速问题
2.速率提升带来时序裕量的降低
3.电压降低，对电源完整性的要求更高
在我们设计DDR3模块时，首先，明确应该使用哪种拓扑结构，“T”型或是“FLY-BY”结构，一般DDR3采用FLY-BY”结构。
并对电路合理分组，以免在设计过程中，出现低级错误，数据线与地址线要分开布线，并且合理处理数据差分DQS，地址线差分CLK。电源VDD要有足够的平面或者是铜皮连接。
时序等长
最后，就是时序要求，高速率的挑战就是留给工程师的等长裕量降低，在等长处理过程中，一定要注意间距问题。

差分线设计
首先，差分信号是信号接收端，来比较两根信号线的差异，来判断信号发送端的逻辑状态是0还是1。差分走线的要求是等长，等宽，紧密靠近，并且是同层的两根信号线，同时，对于高速差分线，必须要控制阻抗，通过这些处理后，差分信号线优点显著，如
1、抗干扰能力强。干扰噪声一般会等值、同时的被加载到两根信号线上，而其差值为0，即，噪声对信号的逻辑意义不产生影响。
2、能有效抑制电磁干扰（EMI）。由于两根线靠得很近且信号幅值相等，这两根线与地线之间的耦合电磁场的幅值也相等，同时他们的信号极性相反，其电磁场将相互抵消。因此对外界的电磁干扰也小。
3、时序定位准确。差分信号的接受端是两根线上的信号幅值之差发生正负跳变的点，作为判断逻辑0/1跳变的点的。而普通单端信号以阈值电压作为信号逻辑0/1的跳变点，受阈值电压与信号幅值电压之比的影响较大，不适合低幅度的信号。
当然有得就有失：
缺点：
若电路板的面积非常紧张，单端信号可以只有一根信号线，地线走地平面，而差分信号一定要走两根等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的线。
时序等长

图3
首先，等长的作用。由于信号在PCB走线上存在延时，与信号线的长度成正相关。假设PCB上有两个完全相同的信号，但是布线长度不同。那么发端完全相同的信号在接收端就会由于延时的差异造成两个信号相位的不同。但是如果两根信号有时序要求，那么信号延时就可能造成信号错误。所以有时序要求的信号就会有等长要求。如图3是等长处理的常见样式！例如差分信号，两根差分线上的信号是相位完全相反，如果不等长就会造成信号相位偏差，很容易造成错误。尤其是差分信号一般信号幅度都不高，更容易引起问题。所以差分信号的等长约束一般都比较严格，基本会要求在等长正负50mil以内甚至更小。
经常看到的还有内存颗粒的等长要求。有些约束说DDR2的等长要求数据线时钟线等长控制在正负50mil，地址线等长控制在正负100mil等等。实际画图的时候可能一个小的弯角就能差出几十个mil。其实这些约束条件比较苛刻，是为了满足绝大部分应用的需要。在我们每一个具体设计当中，可以根据芯片具体要求和运行速率的不同放宽约束条件，同样能满足要求，降低PCB设计复杂度。只要清楚PCB板上走线延时，表层走线大约140ps/inch,内层走线大约166ps/inch，再根据芯片运行速度和信号上升时间保持时间，推算出具体等长要求就可以了。
PCB设计的可制造性
概述：
可制造性设计也称为DFM（Design For Manufacture），是一种全新的PCB设计方法，它是有助于提高产品的生产效率，保证产品的质量。在PCB的生产制造过程中，如果PCB的设计不符合可制造性要求，将大大降低PCB的生产效率，甚至会导致所设计的电路板根本无法制造出来。具有良好的可制造性设计的PCB能有效地提高生产效率，并改善PCB的质量。因此，在PCB的设计中，设计工程师必须充分考虑所设计的产品是否具有良好的可制造性。
它主要包括两个方面：
1）PCB自身的可制造性，即PCB的设计要符合PCB现有的生产规范，如果不符合现有的生产工艺，电路板就无法顺利生产。
2）PCB与元器件结合成电子产品的可制造性，即设计并生产出的PCB要能方便地与其他电子元件连接在一起，组合成真实的产品。
下面对印刷电路板板材选择与课加工要求做一些介绍：
下面对印刷电路板板材选择与课加工要求做一些介绍
PCB可制造性的要求和处理方式。
PCB的整体设计要求及处理方式：
PCB的外形尺寸：进行PCB设计时，首先要考虑PCB的外形和尺寸。
1．PCB板的外形应尽量简单，一般设计成矩形，长宽比为3:2或4:3，以便简化加工工艺，降低加工成本。
2．PCB板面不要设计得过大，以免在回流焊时引起变形，
3．PCB板的外形轮廓设计成笔直的，以免在生产过程中由于外形缺口过大影响印制板的传输和SMT的加工品质。如图4所示：

图4
外形缺口过大影响SMT的加工生产
4．为避免触碰或产生磨损，PCB板的四角尽量加工成圆角或者45°角。
5．在设计PCB时，一定要考虑贴片机的最大和最小贴片尺寸，即PCB板的设计尺寸应在贴片机规定的尺寸范围内，不宜过大或过小。
俗话说的好：“做事先做人”。下面我将介绍在实习期间，对于一名PCB设计人员自身素养的要求。
PCB设计人员职业素养
古人云：天将降大任于斯人也、必先苦其心志 劳其体肤、空乏其身。在公司里面 作为一名员工PCB专业设计人员、首先我们必须的认清现在自己所处的角色、初入公司、首先必须得放低自己姿态、心怀一颗积极向上的心。做事认真、一切为公司的利益着想、能懂基本的礼貌、处事业必须得有自己原则！尊敬领导、能和睦和同事之间的相处、在公司外面、自己代表的是学校的一员、时刻以在学校的准则要求自己、特别是从事PCB工作的同事、PCB是项要求比较高的工作、做事态度须严谨 对工作要认真负责、做事需有一份责任心、心中要怀有责任感、不能意气用事、我们要怀有一颗甘于奉献的精神、学习是自己的事情、况且如果没有奉献精神就不可能积极主动的去工作在企业里、每个人都在不同的岗位上工作、不管自己目前感觉是否适合自己、都应该尽心尽力的去做好、以一种积极的心态来对待、这样才能在工作中充分突显、取得成绩、得到别人的认可、自己才能有更多的发展机会和空间。 企业所需要的员工是具有卓越的投资目光 能够吃苦耐劳的优秀人才、企业员工应该敬爱岗位、树立良好的工作心态、、才能点燃内心的火热、才能生机勃勃地持续运转。其次，企业员工应该绝对忠诚于企业，与企业共同发展。无论做面对的工作环境是松散还是严格、都应该认真工作不能对自己的工作产生懈怠心理。把企业的事情当作自己事情看待养成一个良好的习惯。
总之我们应该随时保持一颗上进的心、严格遵守公司里的规章制度、目光长远一些、才能取得成功、这不仅是从事PCB岗位的同学必备的素质，也是民政学子应该有的基本素质！！
大家一起加油吧！

参考文献：
吴均 王辉 周佳永 《Candence印刷电路板设计》 北京； 电子工业出版社

致谢
在这里，首先要感谢谭刚林老师对我们的指导，是你们的关心和支持，使我们能够更加顺利完成这篇论文。同事也感谢老师对我们三年孜孜不倦的教诲，我们可以感受到一个学者的严谨和务实，这些在我写作过程中都受益匪浅，并且终身受益无穷，同事也感谢在整个毕业设计周期中给我们提供资料的老师和同学，谢谢你们的无私奉献，是你们提出的宝贵意见，给了我宝贵的启发，还要和我密切合作的组员，在大学生活即将结束的日子里正式我们共同努力，把一个从来没有上手的课题，圆满完成，让我们不仅学到了本次设计中涉及的新知识，这就是团结的力量，最后，再一次感谢所有在毕业设计中给我们帮助的良师益友，以及设计中，我们被我引用参考的论著的作者，向在百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与论文答辩的各位老师表示感谢！

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