PCB部落格 - 如何設計PCB板佈線？

PCB板佈線是鋪設一條路徑的過程，用於連接帶有通電訊號的各種設備。 PCB板佈線是鋪設一條路徑的過程，用於連接帶有通電訊號的各種設備。

PCB板佈線

在PCB設計中，佈線是完成產品設計的重要步驟。 可以說，前面的準備工作就是為它做的。在整個PCB設計中，佈線設計過程的極限最高，技巧最詳細，工作量最大。 PCB板佈線包括單面佈線、雙面佈線和多層佈線。

還有兩種接線管道：自動接線和互動式接線。 在自動佈線之前。 對於要求嚴格的線路，可以使用互動式預佈線，輸入端和輸出端之間的佈線應避免相鄰平行，以避免反射干擾。 如有必要，應新增接地線進行隔離。 相鄰層的佈線應相互垂直，而平行層容易產生寄生耦合。

自動佈線的佈線速率取決於良好的佈局，並且可以預先設定佈線規則，包括佈線中的彎曲數量、通孔數量和臺階數量。 一般情况下，先進行試探性佈線，快速連接短線路，然後進行迷宮式佈線。 要鋪設的佈線首先針對全域佈線路徑進行優化，全域佈線路徑可以根據需要斷開已鋪設的線路。

PCB板佈線規則

1.SMD器件之間的距離應大於。

2.SMD器件焊盤外側與相鄰THD元件外緣的距離應大於2mm。

3.接地電路規則

環路的最小規則是由訊號線及其環路形成的環路面積應盡可能小。 環路面積越小，外部輻射就越少，從外部接收到的干擾就越小。 根據這一規則，在分割接地平面時，需要考慮接地平面和重要訊號線的分佈，以防止接地平面縫隙等因素造成的問題； 在雙層板的設計中，在為電源留出足够空間的同時，剩餘部分應填充參攷地，並新增一些必要的孔，以有效連接雙面接地訊號。 對於一些關鍵訊號，應盡可能使用地線隔離。 對於一些高頻設計，應特別考慮接地平面訊號電路問題，建議使用多層板。

4.串擾控制是指PCB上不同網絡之間的長並聯佈線引起的相互干擾，主要是由於並聯線路之間的電容和電感分佈造成的。 克服串擾的主要措施是新增並聯佈線的間距並遵循3W規則； 在平行線路之間插入接地隔離線。 减小佈線層和接地平面之間的距離。

5.遮罩保護

相應的接地電路規則實際上是為了盡可能地减小訊號的電路面積，常見於一些重要訊號中，如時鐘訊號和同步訊號； 對於特別重要且頻率較高的訊號，應考慮銅軸電纜遮罩結構設計，這意味著線上和線下的電線由左右兩側的地線隔開，還需要考慮如何將遮罩接地與實際接地平面有效結合。

6.接線方向控制規則

相鄰層的佈線方向為正交結構。 避免在相鄰層中以相同方向運行不同的訊號線，以减少不必要的層間干擾； 當由於板結構限制（例如某些背板）而難以避免這種情況時，特別是當訊號速率高時，應考慮將每個佈線層與接地平面隔離，並將每個訊號線與接地訊號線隔離。

7.接線開環檢查規則

一般情况下，不允許一端浮動的懸空線路，主要是為了避免“天線效應”，减少不必要的干擾輻射和接收，否則可能會出現不可預測的結果。

8.阻抗匹配檢查規則

同一網絡的佈線寬度應一致。 線寬的變化將導致線路的特性阻抗不均勻。 當傳送速率高時，會發生反射。 在設計中應盡可能避免出現這種情況。 在某些條件下，例如連接器引線和具有類似結構的BGA封裝引線，可能無法避免線寬的變化，並且應盡可能减少中間不一致部分的有效長度。

9.接線閉環檢查規則

防止訊號線在不同層之間形成自迴圈。 這種類型的問題在多層板的設計中容易發生，並且自迴圈會引起輻射干擾。

10.配線分支長度控制規則

儘量控制分支的長度，一般要求為Tdelay<=Trise/20。

11.接線諧振規則

主要用於高頻訊號設計，佈線長度不應為其波長的整數倍，以避免諧振現象。

12.線路長度控制規則

短線規則是，在設計時，佈線長度應盡可能短，以减少過長佈線造成的干擾。 特別是對於重要的訊號線，例如時鐘線，將其振盪器放置在離設備非常近的位置是很重要的。 對於驅動多個設備，應根據具體情況决定使用哪種網路拓撲。

13.電源層和接地層的完整性規則

對於導電孔密集的區域，應注意避免電源挖掘區域中的孔與地層之間的互連，形成平面層的劃分，從而破壞平面層的完整性，並導致地層中訊號線的電路面積新增。

14.電源層和接地層重疊規則

不同的功率層應避免在空間上重疊。 主要目的是减少不同電源之間的干擾，特別是對於一些電壓差異較大的電源。 必須避免電源平面的重疊問題，如果難以避免，可以考慮中間隔離層。

PCB板佈線技巧及注意事項

1.電源與地線之間的接線注意事項

1）電源和接地之間應新增耦合電容。 確保電源在通過去耦電容器後連接到晶片的引脚。 （去耦電容器通常有兩個功能：一個是提供晶片的暫態電流，另一個是去除功率雜訊）。

2）儘量加寬電源線和地線，最好地線比電源線寬，電源線比訊號線寬。

3）大面積的銅層可以用作地線，將印刷電路板上未使用的區域連接到地上用作地線。 或者可以做成多層板，一層用於電源，一層用作地線。

2.混合數位和類比電路時的處理

如今，許多PCB不再是單功能電路，而是由數位和類比電路的混合組成。 囙此，在佈線時，有必要考慮它們之間的相互干擾問題，尤其是對地線的雜訊干擾。 由於數位電路的高頻和類比電路的强靈敏度，高頻訊號線應盡可能遠離敏感的類比電路元件。 然而，對於整個PCB，PCB只能有一個外部節點，囙此有必要處理數位和類比信號在PCB內部共亯接地的問題。 然而，在電路板內，數位電路的地和類比電路的地實際上是分開的，僅在PCB與外界的連接處。 數位電路接地和類比電路接地之間存在短路。 請注意，只有一個連接點，也有PCB上沒有公共接地的情况，這是由系統設計决定的。

3.線路轉角處理

通常情况下，線的拐角處會有厚度變化，但當線的直徑發生變化時，會出現一些反射現象。 角對線條厚度變化的影響最差，直角最差，45度角更好，圓角最好。 然而，在PCB設計中，圓角處理起來更麻煩，囙此通常是根據訊號的靈敏度來確定的。 通常，45度角對於訊號來說就足够了，圓角僅用於特別敏感的線路。

良好的PCB板佈線可以處理一些在原理圖設計中沒有充分考慮的實際問題，例如調整組件佈局、處理導線厚度、間距和佈線以滿足生產標準。