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如何看电路板的走线

如何看电路板的走线

PCB布线在整个pcb设计中是十分重要的,如何能够做到快速高效的布线,并且让你的PCB布线看m上去高大上¤,是值得好好研究学习的。整理了PCB布线中需要着♀重注意的7个方面,快来?查漏㎝补缺吧!

本文引用地址:http∏://www.eepw.com.cn/articl㏕e/201809/389146.htm

1、数m字㈱电路与模拟电≠路的共∷地处理?

现在有许㎜多PCB不再是单一功能电路(数字或模拟电路),而是由数字电路和模拟电路混合构?成的。?因此?在布线时就?需要考虑它们之间互相干扰问题,特?别是地线上的噪音≡干扰。数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强,对信号线来说,高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件,对地?线来说,整人PCB%对外界只有一个结点?,所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题,℅而在板内部数字地?和模拟※地实际上是分开的它们之间互不相连,只是在PCB与外界连接的接口处(如插头等)∣/。数字地?与模拟地有一﹢点短接,请注?意,只有一个连接点。也有在PCB上不共地的,这由系统设计*来决定。

2、信号线布在电(地)层上

∫在多层印制板布线时,由于在信号㏑线层没有布完的线剩下已经不多,再多加层数就会造成浪费也会给生产增加?一定的工作量,成本也相应增加了,为解决?这?个矛盾,可以考虑在电(地)层上进行布线。首先应考虑用电源层,其次才是地层。因为最好是保留地层的完整性。

3?、?大面积导3体中连∝接腿的处理

在大面积的接地(电)中,常用元器件的腿与其连接,对连接腿的∑处理需要进∽行综合的考虑,就电气性能而言,元件腿的焊盘与铜?面满接为好,?但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如:①焊接需要大功率加热器。②容易造成虚焊点。所以兼顾电气性能与工艺需要,做成十??字花焊盘?,称之为热隔离?(heat shield)俗称热焊盘o(Themolrmal),这样,可使在焊接时因截面过分散热而?产生虚焊点的可能性大大减少。多层板的接电(地)层腿的处理相同。

4、布线中网络系统的作用

在许多CAD系统中,布线是依据网络系统决定的。网格过密,通路虽然有所增加,但步进′太小,图场的数据量过大,这?必然对设备的存贮?空间有更高?的要求,同时也对象计算机类电子产品?的运算速度有极⊿大的影响。而有些通路是无效的,如?被元件腿的焊盘占用的或被安装?∵孔、定们 ?孔所占用的等。网格过疏,通路太少对布通率的影响极大+。所以要有¢合*理的网格系统来支持布线的进≒行。标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸(2.54mm),所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸 (2.54 ?mm?)或小于0.1英?寸的整倍数,如:0.05英寸、0.025英<寸、0℉.02英寸等。

5、电源、地㎏线的处理

既?使在整个PCB板中的?布线完成得都很好,但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产∶品的性能下降,有时甚至影响到产¥品的成功㏄率。所以对电源、地线的布线要认真对待,把电源、地线所产生的噪音干扰降到最低限度,以保证?产品的质量。对每个从事电子产品设计的工程?人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因,现只对降低式抑制噪音作以表述:众所周知的是在电源、地线之间加上去藕?电容。尽量加宽电源、地线宽度?,最@好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>?电源线>信号线,通常信号线宽为:0.2~0.3mm,最精细宽度可达0.05~0.07mm,电源线为1.2~2.5 mm。对数字电路的P﹣CB可用宽的地导线﹤组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用)≌ 用大面积铜层作地线1用,在印制板上把没被用上的地方⊙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。

6、设计规∈则检查(DRC)

布线设计完成后,需认真检查布线设计是否?符合设计者所制定的规则,同?时也需确认所制定的规?则是否符合印制2板生产工艺的需求,一般检查有如下几个?方面:线与线,线与元件焊盘,线¬与贯通孔,元件焊盘与贯通孔‰,贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要求。电源线和地线的宽度是否合适,电源与地线之间是?否紧耦合(低的波阻抗)?在PCB中是﹣否还有能让地线加宽的地方。对于关键的信号线是否采取了最佳措施,如?长度最短,加保护线,输入线及输出线被明显地分开。模拟电路和数字电路部分,是否有各自独立的地线。后加在PCB中的图形(如图标、注标)是否会造成信号短路。对一些不理想的线形进行修改。在PCB上是否加有?工艺线?阻焊是?否符合生产?工艺的要求,阻焊尺寸是否合适,字符标志是否压在器件焊盘上,以免影响电装质量。?多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小,如电源地层的铜箔露出板外,则容易造成短∠路。

7、过孔(vi♂a)?的设计

过孔?(v≥ia)是多层PCB的重要组成部分之一,钻孔的费用通常占PCB制板费用的30%到40%。简单的说来,>PCB上的每一个孔都?可以称之为过孔。从作用上看,过?孔可以分成两类:一是℃用作各层间的电气连接;二是用作器件的固定或定位。如果从μ工艺制程上来说,过孔一般又分为三类,即盲孔(blind $via)、埋孔(buried via)和通孔 (th?rough via)。

盲孔位于印刷线路板的顶?层和底层表面,具有?一定深度,用于表层线路和下面的内层线路的连?接,孔的?深度通常不超过一定的比率(孔径)。∪埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔,它不会延伸到线路板的表面。上述两?类孔都位于线路板的内层,层压前利用通孔成型工艺完成∷,?在过孔形成过程中可能还会重?叠做好几个内层。第三种称为通孔,这种孔穿过整个线路板?,可用于实现∩内部互连或作为元件的安装定位孔。由于通孔在工艺上更易于-实现,成本较低,所以绝大部分印刷电路板中均使用它,而不用另°外两种过孔。以下所说的过孔,没有特殊说明的,均作?为通孔考﹥虑。

一、从设计的角度来看,一个过孔主要?由两个部分组成,一是中间的?钻孔(drill hole),二是钻孔周围的焊盘区。这两部分的尺寸大小决定了过孔的大小。很显然,‖在高速,高密度的PCB设计时,设计者总是希望过孔越小越好,这样板上可以留有更多的布线空间,此外,过孔越小,其自身的寄生电容也越小,更适合用于高速电路。√但孔尺寸的减小同时带来了成本的增加,而且过孔的尺寸不可能无限制的减∨小,它受到钻孔(dri?ll)和电镀(plating)等工艺技术的限制:孔越小,钻孔需花费的时间越长,也越容易偏离中心位?置;且当孔的深度超过钻孔直径的6倍时,就无法保证孔壁能均匀镀铜。比∥如,现?在正?常的一块6层PCB板=的厚度(通孔深度)为50Mil左右,所以PCB厂家能提供的钻孔?直径最小只能?达到8Mil。

二、过孔的寄生电容过孔本身存在着对地的寄生电容,如≦果已知㎡过孔在铺地层上的隔离孔直径为D2,过孔焊盘的直径为D1,P≧CB板的厚度为T,板基材介电常数为&epsi÷lon?;,则过孔的寄生电容大小近似于: C=1.41εTD1/(D2-D1) 过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响?是延长了信号的上升时间,?降低了电路的速度。举例¥来说,对于一块厚度为5?0Mil的PCB板,3如?果使用内径为10Mil,焊盘直径为20Mil的过孔,焊盘与地铺铜区的距离为32Mil?,则我≤们可以通过上面的公式近似算出过孔?的寄生?电容㏒大致是:∴C=1.41×4.4×0.050×0§.020/(0.032-0.020)=0.517pF,这部分电容引起的上升时间变化量为:T10-90=2.2C(Z0/﹢2)=2.2×0.517×x(55/2)=31.28ps 。从这些数值可以看出,尽管单个过孔的寄生电容引起?的上升延″变缓的效用不是很明显,但是如果走线中多次使用过孔?进行层间的切换,设计者还是要慎重考虑的。

三、过孔的寄生电感同样,过孔存在寄生电容的同时也存在着寄生电感,在高速数字电路的设计中,过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。它的寄生串联电感会?削弱旁路电容的贡献,减弱整个电源系统的滤波效用。我们可以用下面的公式来简单地?计?算一个过孔近似的寄生电感: Lml=5%.08h[ln(4h/d)+1]其£?中L指过孔的电感,h是过孔的长度?,d是中心钻孔的直径。从式中可以看出,过孔的直径对电感的影响较小,而对电感影响最大的是过孔的长度。仍然采用上面的例子≮,可以计算出过孔的电感为:L=5.08×0.05?0[ln(4×0.050/0.010)+1]=1.015nH ·。如果信号的上?升时间是1ns,那么其等效阻抗大小为:XL=πL/T10-90=3.19Ω。这样的阻抗在有高频电流的通过±已?经不能够被忽略,特别要注意,旁路电容在连接电源层?和地层的时候需要⊕通过两个过孔,这样过孔的寄生电感就?会成倍增加。

四、高速PCB中的过孔设计通过上面对过孔寄生特性的分析,我们可以看到,在高速PCB设计中,看似简单的过孔往往也会给电路的?设计带来很×大的负面效应。为了减£小过孔的寄生效应带来的不利影响,在设计中可以尽量做到:

1、从成本和信号质量两方面考虑,选择合理尺寸的◎过孔大小。?比如对6-10层的内存№模块PCB设计来说,选用10/20Mil(钻孔∮/焊盘)的过孔较好,对于一些高密度的小尺寸的板㎎子,也可以尝=试使用8/18Mil的过孔。目前技术条件下,很难使用更小尺寸的过孔了。对于电源或地线的过孔则?可以考虑使用较℡大尺寸,以减小阻?抗。

2、上面讨论的两个公式可以得出,使用较薄的PCB板有利于减⊥小过孔的两种寄生参数。

3、PCB板上的信号走线尽量不换层,∧也就是说尽量不要使用不必要的过孔。

4、电⌒源和地的管脚?要就近打?过孔,过孔和管脚之间的引线越短越好,因为它们会导致电感的增加。同时电源和地的引线要尽可能粗,以减少阻抗。

5、在信号?换层的过孔附近放置一≯些接地的过孔,以便?为信号提供最近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地过孔。当然,在设计时还需要灵活多变。前面讨论的过孔模?型是每层均有焊盘的情况,也有的时候,我们可以将某些层的焊盘减小甚至去掉。特别是在过孔密度非常大的?情况下,可能会导致在铺?铜层形成一个隔断回路的断槽,解决这样的问题除了移动过孔的〒位置,我们还可?以考虑将过孔在该铺铜层的焊?盘尺寸减小。

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