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PCB设计中线路走向的规则及技巧解读

MWIA 2024-03-25 PCB真空贴膜技术 1017 0

PCB设计中线路走向的规则及技巧解读  第1张

PCB布线时,经常会遇到板子上到处都是飞线的问题,面对成百上千、杂乱无序的走线,究竟该如何解决?其实与其布线后调整,不如先掌握一些走线技巧,提高设计效率。

PCB布线的基本要求

基本线宽、线距和净距

首先了解PCB布线的基本要求,如下:

设计的线宽线距应该考虑所选PCB生产工厂的生产工艺能力,如若设计时设置线宽线距超过合作的PCB生产厂商的制程能力,轻则需要添加不必要的生产成本,重则导致设计无法生产。

一般正常情况下线宽线距控制到6/6mil,过孔选择12mil(0.3mm),基本80%以上PCB生产厂商都能生产,生产的成本最低。

线宽线距最小控制到4/4mil,过孔选择8mil(0.2mm),基本70%以上PCB生产厂商都能生产,但是价格比第一种情况稍贵,不会贵太多。

线宽线距最小控制到3.5/3.5mil,过孔选择8mil(0.2mm),这时候有部分PCB生产厂商生产不了,价格会更贵一点。

线宽线距最小控制到2/2mil,过孔选择4mil(0.1mm),此时一般是HDI埋孔设计,需要打激光过孔),这时候大部分pcb生产厂商生产不了,价格是最贵的。这里的线宽线距设置规则的时候指线到孔、线到线、线到焊盘、线到过孔、孔到盘等元素之间的大小。

设置规则考虑设计文件中的设计瓶颈处。如有1mmBGA芯片,管脚深度较浅的,两行管脚之间只需要走一根信号线,可设置6/6mil,管脚深度较深,两行管脚之间需要走2根信号线,则设置为4/4mil;有0.65mmBGA芯片,一般设置为4/4mil;有0.5mmBGA芯片,一般线宽线距最小须设置为3.5/3.5mil;有0.4mmBGA芯片,一般需要做HDI设计。一般对于设计瓶颈处,可设置区域规则(设置方法见文章尾部),局部线宽线距设置小点,PCB其他地方规则设置大一些,以便生产,提高生产出来PCB合格率。

设置规则考虑设计文件中的设计瓶颈处。如有1mmBGA芯片,管脚深度较浅的,两行管脚之间只需要走一根信号线,可设置6/6mil,管脚深度较深,两行管脚之间需要走2根信号线,则设置为4/4mil;有0.65mmBGA芯片,一般设置为4/4mil;有0.5mmBGA芯片,一般线宽线距最小须设置为3.5/3.5mil;有0.4mmBGA芯片,一般需要做HDI设计。一般对于设计瓶颈处,可设置区域规则(设置方法见文章尾部),局部线宽线距设置小点,PCB其他地方规则设置大一些,以便生产,提高生产出来PCB合格率。

根据PCB设计的密度来进行设置,密度较小,板子较松,可设置线宽线距大一点,反之,亦然。常规可按以下阶梯设置:

8/8mil,过孔选择12mil(0.3mm)

6/6mil,过孔选择12mil(0.3mm)

4/4mil,过孔选择8mil(0.2mm)

3.5/3.5mil,过孔选择8mil(0.2mm)

3.5/3.5mil,过孔选择4mil(0.1mm),激光打孔)。

2/2mil,过孔选择4mil0.1mm,激光打孔)。

常见总线和信号线基本要求

USB布线规则。要求USB信号差分走线,线宽10mil,线距6mil,地线和信号线距6mil

HDMI布线规则。要求HDMI信号差分走线,线宽10mil,线距6mil,每两组HDMI差分信号对的间距超过20mil

LVDS布线规则。要求LVDS信号差分走线,线宽7mil,线距6mil,目的是控制HDMI的差分信号对阻抗为100+-15%欧姆。

DDR布线规则。DDR1走线要求信号尽量不走过孔,信号线等宽,线与线等距,走线必须满足2W原则,以减少信号间的串扰,对DDR2及以上的高速器件,还要求高频数据走线等长,以保证信号的阻抗匹配。

PCB布线应遵循的基本规则

控制走线的方向

PCB布线时,避免将不同的信号在相邻层形成同一方向,相邻层的走线应成正交结构,以免减少不必要的层间窜扰。当PCB布线受到结构限制难以避免出现平行布线,特别是在信号速率较高时,应考虑用地面层隔离各布线层,用地线隔离各信号线。相邻层的走线方向如下:

检查走线的开环和闭环

为了避免布线产生的天线效应,减少不必要的干扰辐射和接收,一般不允许出现一端浮空的布线形式,如下:

控制走线的长度

PCB布线时,应使走线长度尽可能短,减少由走线长度带来的干扰问题。当某些系统对时序要求严格时,需对PCB的走线长度进行调整,以满足信号在接收端同步。即找出最长的走线,与其他走线调整到等长;或将控制两个器件之间的走线延迟为某一特定值。

走线长度的调整通常采用蛇形走线技巧。

控制走线分支的长度

PCB走线时,尽量控制走线分支的长度,使分支长度尽量短。如下:

避免直角走线

PCB布线时,走线拐弯是不可避免的。当走线出现直角拐角时,会产生额外的寄生电容和寄生电感,因此走线应尽量避免设计成锐角和直角形式。如下:

设计接地保护走线

在模拟电路的PCB设计中,保护走线被广泛使用。例如,在一个没有完整的地平面的两层板中,如果在一个敏感的音频输入电路的走线两边并行走一对接地的走线,串扰可以减少一个数量级。如下实例:

防止走线谐振

PCB布线时,布线长度不得与其波长成整数倍关系,以免产生谐振现象。如下:

以上就是PCB布线的基本规则及一些技巧,若无法避免遇到飞线情况,个人建议,如果是手动布线,最好能看懂原理,根据原理先大致布局,分块布线,最后整合在一起。



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