超强pcb布线设计经验谈.pdf

超强 PCB布线设计经验谈 超强 PCB布线设计经验谈附原理图 ( 一） 在当今激烈竞争的电池供电 市场中，由于成本指标限制，设计人员常常使用双 面板。尽管多层板 (4 层、 6 层及 8 层) 方案在尺寸、噪声和性能方面具有明显优 势，成本压力却促使工程师们重 新考虑其布线策略，采用双面板。在本文中， 我们将讨论自动布线功能的正确使用和错误使用， 有无地平面时电流回路的设计 策略，以及对双面板元件布局的建议。 自动布线的优缺点以及模拟电路布线的注意事项 设计 PCB时，往往很想使用自动布线。通常，纯数字的电路板 ( 尤其信号电平比 较低，电路密度比较小时 ) 采用自动布线是没有问题的。但是，在设计模拟、混 合信号或高速电路板时， 如果采用布线软件的自动布线工具， 可能会出现一些问 题，甚至很可能带来严重的电路性能问题。 例如，图 1 中显示了一个采用自动布线设计的双面板的顶层。 此双面板的底层如 图 2 所示，这些布线层的电路原理图如图 3a 和图 3b 所示。设计此混合信号电路 板时，经仔细考虑，将器件手工放在板上，以便将数字和模拟器件分开放置。 采用这种布线方案时， 有几个方面需要注意， 但最麻烦的是接地。 如果在顶层布 地线，则顶层的器件都通过走线接地。 器件还在底层接地， 顶层和底层的地线通 过 电路板最右侧的过孔连接。当检查这种布线策略时，首先发现的弊端是存在 多个地环路。 另外，还会发现底层的地线返回路径被水平信号线隔断了。 这种接 地方案的 可取之处是， 模拟器件 (12 位 A/D 转换器 MCP3202和 2.5V 参考电压源 MCP4125)放在电路板的最右侧，这种布局确保了这些模拟芯片下面不会 有数字 地信号经过。 图 3a 和图 3b 所示电路的手工布线如图 4 、图 5 所示。在手工布线时，为确保正 确实现电路，需要遵循一些通用的设计 准则：尽量采用地平面作为电流回路； 将模拟地平面和数字地平面分开； 如果地平面被信号走线隔断， 为降低对地电流 回路的干扰， 应使信号走线与地平面垂直； 模 拟电路尽量靠近电路板边缘放置， 数字电路尽量靠近电源连接端放置，这样做可以降低由数字开关引起的 di/dt 效应。 这两种双面板都在底层布有地平面， 这种做法是为了方便工程师解决问题， 使其 可快速明了电路板的布线。 厂商的演示板和评估板通常采用这种布线策略。 但是， 更为普遍的做法是将地平面布在电路板顶层，以降低电磁干扰。 1 图 1 采用自动布线为图 3 所示电路原理图设计的电路板的顶层 图 2 采用自动布线为图 3 所示电路原理图设计的电路板的底层 图 3a 图 1、图 2、图 4 和图 5 中布线的电路原理图 图 3b 图 1、图 2、图 4 和图 5 中布线的模拟部分电路原理图 有无地平面时的电流回路设计 对于电流回路，需要注意如下基本事项： 1. 如果使用走线，应将其尽量加粗 PCB上的接地连接如要考虑走线时，设计应将走线尽量加粗。这是一个好的经验 法则，但要知道， 接地线的最小宽度是从此点到末端的有效宽度， 此处“末端” 指距离电源连接端最远的点。 2