你知道什么是PCB嗎,？那你知道什么是PCB布局布線規(guī)則嗎,？一,、元器件布局的10條規(guī)則：遵照“先大后小,，先難后易”的布置原則，即重要的單元電路,、核心元器件應當優(yōu)先布局,。布局中應參考原理框圖，根據(jù)單板的主信號流向規(guī)律安排主要元器件,。元器件的排列要便于調試和維修,，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,。

    相同結構電路部分,，盡可能采用“對稱式”標準布局，按照均勻分布,、重心平衡,、版面美觀的標準優(yōu)化布局。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,，便于生產(chǎn)和檢驗。

    發(fā)熱元件要一般應均勻分布,，以利于單板和整機的散熱,，除溫度檢測元件以外的溫度敏感器件應遠離發(fā)熱量大的元器件。布局應盡量滿足以下要求：總的連線盡可能短,，關鍵信號線最短;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(shù)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,。

    去偶電容的布局要盡量靠近IC的電源管腳,，并使之與電源和地之間形成的回路最短。元件布局時,，應適當考慮使用同一種電源的器件盡量放在一起， 以便于將來的電源分隔,。

    二,、布線

    1、布線優(yōu)先次序

    鍵信號線優(yōu)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(yōu)先布線。密度優(yōu)先原則：從單板上連接關系最復雜的器件著手布線,。從單板上連線 最密集的區(qū)域開始布線,。

    注意點：

    盡量為時鐘信號、高頻信號,、敏感信號等關鍵信號提供專門的布線層,，并保證其最小的回路面積。必要時應采取手工優(yōu)先布線,、屏蔽和加大安全間距等方法,。保證信號質量。電源層和地層之間的EMC環(huán)境較差,，應避免布置對干擾敏感的信號,。有阻抗控制要求的網(wǎng)絡應盡量按線長線寬要求布線。

    2,、四種具體走線方式

    1 )時鐘的布線：

    時鐘線是對EMC 影響最大的因素之一,。在時鐘線上應少打過孔,，盡量避免和其它信號線并行走線，且應遠離一般信號線,，避免對信號線的干擾,。同時應避開板上的電源部分，以防止電源和時鐘互相干擾,。如果板上有專門的時鐘發(fā)生芯片,，其下方不可走線，應在其下方鋪銅,，必要時還可以對其專門割地,。對于很多芯片都有參考的晶體振蕩器，這些晶振下方也不應走線,，要鋪銅隔離,。

    2)直角走線：

    直角走線一般是PCB布線中要求盡量避免的情況，也幾乎成為衡量布線好壞的標準之一,，那么直角走線究竟會對信號傳輸產(chǎn)生多大的影響呢?從原理上說,，直角走線會使傳輸線的線寬發(fā)生變化，造成阻抗的不連續(xù),。其實不光是直角走線,，頓角，銳角走線都可能會造成阻抗變化的情況,。

    直角走線的對信號的影響就是主要體現(xiàn)在三個方面：拐角可以等效為傳輸線上的容性負載,，減緩上升時間;阻抗不連續(xù)會造成信號的反射;直角尖端產(chǎn)生的EMI。

    3)差分走線：

    差分信號(Differential Signal)在高速電路設計中的應用越來越廣泛,，電路中最關鍵的信號往往都要采用差分結構設計,。定義：通俗地說，就是驅動端發(fā)送兩個等值,、反相的信號,，接收端通過比較這兩個電壓的差值來判斷邏輯狀態(tài)“0”還是“1”。而承載差分信號的那一對走線就稱為差分走線,。

    差分信號和普通的單端信號走線相比,，最明顯的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下三個方面：抗干擾能力強，因為兩根差分走線之間的耦合很好,，當外界存在噪聲干擾時,，幾乎是同時被耦合到兩條線上，而接收端關心的只是兩信號的差值,，所以外界的共模噪聲可以被完全抵消,。能有效抑制EMI，同樣的道理，由于兩根信號的極性相反,，他們對外輻射的電磁場可以相互抵消,，耦合的越緊密，泄放到外界的電磁能量越少,。

    時序定位精確,，由于差分信號的開關變化是位于兩個信號的交點，而不像普通單端信號依靠高低兩個閾值電壓判斷,，因而受工藝,，溫度的影響小，能降低時序上的誤差,，同時也更適合于低幅度信號的電路,。目前流行的LVDS(low voltage differential signaling)就是指這種小振幅差分信號技術。

    對于PCB工程師來說,，最關注的還是如何確保在實際走線中能完全發(fā)揮差分走線的這些優(yōu)勢,。也許只要是接觸過Layout的人都會了解差分走線的一般要求，那就是“等長,、等距”,。等長是為了保證兩個差分信號時刻保持相反極性，減少共模分量;等距則主要是為了保證兩者差分阻抗一致,，減少反射,。“盡量靠近原則”有時候也是差分走線的要求之一,。

    4)蛇形線：

    蛇形線是Layout中經(jīng)常使用的一類走線方式,。其主要目的就是為了調節(jié)延時，滿足系統(tǒng)時序設計要求,。設計者首先要有這樣的認識：蛇形線會破壞信號質量,，改變傳輸延時,，布線時要盡量避免使用,。但實際設計中，為了保證信號有足夠的保持時間,，或者減小同組信號之間的時間偏移,，往往不得不故意進行繞線。

    注意點：

    成對出現(xiàn)的差分信號線,，一般平行走線,，盡量少打過孔，必須打孔時,，應兩線一同打孔,，以做到阻抗匹配。相同屬性的一組總線，應盡量并排走線,，做到盡量等長,。從貼片焊盤引出的過孔盡量離焊盤遠些。

    3,、布線常用規(guī)則

    1)走線的方向控制規(guī)則：

    即相鄰層的走線方向成正交結構,。避免將不同的信號線在相鄰層走成同一方向，以減少不必要的層間竄擾;當由于板結構限制(如某些背板)難以避免出現(xiàn)該情況,，特別是信號速率較高時,，應考慮用地平面隔離各布線層，用地信號線隔離各信號線,。

    2)走線的開環(huán)檢查規(guī)則：

    一般不允許出現(xiàn)一端浮空的布線(Dangling Line),， 主要是為了避免產(chǎn)生"天線效應"，減少不必要的干擾輻射和接受,，否則可能帶來不可預知的結果,。

    3)阻抗匹配檢查規(guī)則：

    同一網(wǎng)絡的布線寬度應保持一致，線寬的變化會造成線路特性阻抗的不均勻,，當傳輸?shù)乃俣容^高時會產(chǎn)生反射,，在設計中應該盡量避免這種情況。在某些條件下,，如接插件引出線,，BGA封裝的引出線類似的結構時，可能無法避免線寬的變化,，應該盡量減少中間不一致部分的有效長度,。

    4)走線長度控制規(guī)則：

    即短線規(guī)則，在設計時應該盡量讓布線長度盡量短,，以減少由于走線過長帶來的干擾問題,，特別是一些重要信號線，如時鐘線,，務必將其振蕩器放在離器件很近的地方,。對驅動多個器件的情況，應根據(jù)具體情況決定采用何種網(wǎng)絡拓撲結構,。

    5)倒角規(guī)則：

    PCB設計中應避免產(chǎn)生銳角和直角,， 產(chǎn)生不必要的輻射，同時工藝性能也不好,。

    6)器件去耦規(guī)則：

    在印制版上增加必要的去耦電容,，濾除電源上的干擾信號，使電源信號穩(wěn)定,。在多層板中,，對去耦電容的位置一般要求不太高,，但對雙層板，去藕電容的布局及電源的布線方式將直接影響到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性,，有時甚至關系到設計的成敗,。在雙層板設計中，一般應該使電流先經(jīng)過濾波電容濾波再供器件使用,。在高速電路設計中,，能否正確地使用去耦電容，關系到整個板的穩(wěn)定性,。

    7)器件布局分區(qū)/分層規(guī)則：

    主要是為了防止不同工作頻率的模塊之間的互相干擾,，同時盡量縮短高頻部分的布線長度。對混合電路,，也有將模擬與數(shù)字電路分別布置在印制板的兩面,，分別使用不同的層布線，中間用地層隔離的方式,。

    8)地線回路規(guī)則：

    環(huán)路最小規(guī)則,，即信號線與其回路構成的環(huán)面積要盡可能小，環(huán)面積越小,，對外的輻射越少,，接收外界的干擾也越小。

    9)電源與地線層的完整性規(guī)則：

    對于導通孔密集的區(qū)域,，要注意避免孔在電源和地層的挖空區(qū)域相互連接,，形成對平面層的分割，從而破壞平面層的完整性,，并進而導致信號線在地層的回路面積增大,。

    10)3W規(guī)則：

    為了減少線間串擾，應保證線間距足夠大,，當線中心間距不少于3倍線寬時,，則可保持70%的電場不互相干擾，稱為3W規(guī)則,。如要達到98%的電場不互相干擾,，可使用10W的間距。

    11)屏蔽保護

    對應地線回路規(guī)則,，實際上也是為了盡量減小信號的回路面積,，多見于一些比較重要的信號,，如時鐘信號,，同步信號。對一些特別重要,，頻率特別高的信號,，應該考慮采用銅軸電纜屏蔽結構設計,，即將所布的線上下左右用地線隔離，而且還要考慮好如何有效的讓屏蔽地與實際地平面有效結合,。

    12)走線終結網(wǎng)絡規(guī)則：

    在高速數(shù)字電路中,， 當PCB布線的延遲時間大于信號上升時間(或下降時間) 的1/4時，該布線即可以看成傳輸線,，為了保證信號的輸入和輸出阻抗與傳輸線的阻抗正確匹配,，可以采用多種形式的匹配方法， 所選擇的匹配方法與網(wǎng)絡的連接方式和布線的拓樸結構有關,。

    對于點對點(一個輸出對應一個輸入) 連接,， 可以選擇始端串聯(lián)匹配或終端并聯(lián)匹配。前者結構簡單,，成本低,，但延遲較大。后者匹配效果好,，但結構復雜,，成本較高。對于點對多點(一個輸出對應多個輸出) 連接,， 當網(wǎng)絡的拓樸結構為菊花鏈時,，應選擇終端并聯(lián)匹配。當網(wǎng)絡為星型結構時,，可以參考點對點結構,。

    星形和菊花鏈為兩種基本的拓撲結構， 其他結構可看成基本結構的變形,， 可采取一些靈活措施進行匹配,。在實際操作中要兼顧成本、 功耗和性能等因素,， 一般不追求完全匹配,，只要將失配引起的反射等干擾限制在可接受的范圍即可。

    13)走線閉環(huán)檢查規(guī)則：

    防止信號線在不同層間形成自環(huán),。在多層板設計中容易發(fā)生此類問題,， 自環(huán)將引起輻射干擾。

    14)走線的分枝長度控制規(guī)則：

    盡量控制分枝的長度,，一般的要求是Tdelay<=Trise/20,。

    15)走線的諧振規(guī)則：

    主要針對高頻信號設計而言， 即布線長度不得與其波長成整數(shù)倍關系,， 以免產(chǎn)生諧振現(xiàn)象,。

    16)孤立銅區(qū)控制規(guī)則：

    孤立銅區(qū)的出現(xiàn)， 將帶來一些不可預知的問題,， 因此將孤立銅區(qū)與別的信號相接,， 有助于改善信號質量,，通常是將孤立銅區(qū)接地或刪除。在實際的制作中,， PCB廠家將一些板的空置部分增加了一些銅箔,，這主要是為了方便印制板加工，同時對防止印制板翹曲也有一定的作用,。

    17)重疊電源與地線層規(guī)則：

    不同電源層在空間上要避免重疊,。主要是為了減少不同電源之間的干擾， 特別是一些電壓相差很大的電源之間,， 電源平面的重疊問題一定要設法避免,， 難以避免時可考慮中間隔地層。

    18)20H規(guī)則：

    由于電源層與地層之間的電場是變化的,， 在板的邊緣會向外輻射電磁干擾,。稱為邊沿效應。解決的辦法是將電源層內(nèi)縮,， 使得電場只在接地層的范圍內(nèi)傳導,。以一個H(電源和地之間的介質厚度)為單位，若內(nèi)縮20H則可以將70%的電場限制在接地層邊沿內(nèi);內(nèi)縮100H則可以將98%的電場限制在內(nèi),。

    4,、其他

    對于單雙層板電源線應盡量粗而短。電源線和地線的寬度要求可以根據(jù)1mm的線寬最大對應1A 的電流來計算,，電源和地構成的環(huán)路盡量小,。為了防止電源線較長時，電源線上的耦合雜訊直接進入負載器件,，應在進入每個器件之前,，先對電源去藕。且為了防止它們彼此間的相互干擾,，對每個負載的電源獨立去藕,，并做到先濾波再進入負載。這些就是PCB的布局布線的規(guī)則,，需要大家在設計的時候更加規(guī)范,。