AD中PCB佈局與佈線的原則

1 佈局原則

 

1、遵照“先大後小,先難後易”的佈置原則,即重要的單元電路、核心元器件應當優先佈局。

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先大後小,先難後易 
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上圖中1是因爲機械結構決定電源與接線柱在這裏。

 

2、佈局中應參考原理框圖,根據單板的主信號流向規律安排主要元器件。佈局應儘量滿足以下要求:總的連線儘可能短,關鍵信號線最短;去耦電容的佈局要儘量靠近IC的電源管腳,並使之與電源和地之間形成的迴路最短 ;減少信號跑的冤枉路,防止在路上出意外。

例如下圖, C8到C11都是在VCC與GND之間的去耦電容,在原理圖中並沒有辦法體現出它們的位置要求。但是PCB中們應當佈局在芯片電源的輸入引腳附件,例如31與32腳附近應有電容,18與19腳附近也應有電容。 
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錯誤示例,並排放置 
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正確示例,靠近芯片電源輸入腳 

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3、元器件的排列要便於調試和維修,亦即小元件周圍不能放置大元件、需調試的元器件周圍要有足夠的空間,弄得太擠局面往往會變得很尷尬。如下圖R7與C7,如果先焊接周圍的器件的話,R7與C7就很難焊接了。(這裏也說明了焊接的順序很重要)

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4、 相同結構電路部分,儘可能採用“對稱式”標準佈局;按照均勻分佈、重心平衡、版面美觀的標準優化佈局。

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均勻分佈、重心平衡,佈局要整齊 

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5、同類型插裝元器件在X或Y方向上應朝一個方向放置。同一種類型的有極性分立元件也要力爭在X或Y方向上保持一致,便於生產和檢驗。 (如需要人工確認器件極性,可能要生產成本會上升)

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6、發熱元件要一般應均勻分佈,以利於單板和整機的散熱,除溫度檢測元件以外的溫度敏感器件應遠離發熱量大的元器件。除了溫度傳感器,三極管也屬於對熱敏感的器件。

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7、高電壓、大電流信號與小電流,低電壓的弱信號完全分開;模擬信號與數字信號分開;高頻信號與低頻信號分開;高頻元器件的間隔要充分。元件佈局時,應適當考慮使用同一種電源的器件儘量放在一起,以便於將來的電源分隔。

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PCB佈局示例 

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2 佈線原則

以上即是關於“怎麼擺”即佈局的主要注意事項。而關於“怎麼連”則相對要更復雜一些,大體來說就是:

•   關鍵信號線優先:摸擬小信號、高速信號、時鐘信號和同步信號等關鍵信號優先佈線 ; 
•   密度優先原則:從單板上連接關係最複雜的器件着手佈線。從單板上連線 最密集的區域開始佈線 。

而佈線的自助指南可以簡單的總結爲: 
1、儘量爲時鐘信號、高頻信號、敏感信號等關鍵信號提供專門的佈線層,並保證其最小的迴路面積。必要時應採取手工優先佈線、屏蔽和加大安全間距等方法,保證信號質量。  
2、電源層和地層之間的EMC環境較差,應避免佈置對干擾敏感的信號。 
3、有阻抗控制要求的網絡應儘量按線長線寬要求佈線。

 

3 根據原理圖佈局的示例

如果佈局不合適,板子使用起來可能很不方便,佈線難度很大。 
佈局時配合完成某一個功能的器件儘量捱得近一些,有操作技巧,接下來舉例說明。 
可以在原理圖中先找到運放模塊的器件,按住ctrl選中。 
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則PCB中,這些器件也已經被選中 
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然後觀察原理圖中的連接關係,比如C4接R3,R5,Q1。在PCB中找到這幾個器件,放在一起。 
觀察預拉線的情況,已知每一個器件都有一個公共的網絡叫做VB,可以按住ctrl選中網絡屬性爲VB的一個焊盤,則VB高亮,例如 
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調整後編程如下佈局 
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觀察原理圖中,Q1接R6,然後把R6也拖拽過來 
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其它器件以此類推 
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然後佈線就可以比較順利 

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4 低頻雙面板佈線示例

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器件導入PCB以後,先按要求完成佈局。 
然後有信號線,不論是串口、485還是CAN,信號線都要儘可能短,少打過孔,有時還要匹配長度,如差分。另外有時鐘線,如晶振,也要短,少打過孔。

 

1 先走信號、時鐘線。

 

2 走電源線,兩種電源,VCC與VCC3.3。可以專門爲電源線設置一個寬度規則。電源類的線也應當少走過孔,若確實需要,可以多個過孔並聯

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3 地線,可以根據情況決定。如大面積敷銅,可以考慮不走地線。如需要走地線,線寬應滿足以下關係

地線>電源線>信號線

 

4 其它線,佈線之前要觀察儘可能在某個區域內,水平線與豎直線在不同的層。

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水平線與豎直線走在不同的層 
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可適當調整器件的方向來方便走線。 
目的地相近的線要整齊。可以採用交互式多根線連接工具 
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如果線不可避免地要交叉,可以考慮繞大圈(當然要考慮線的屬性) 
如圖飛線交叉了。可以繞圈。 
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