在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
盲埋孔设计,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1mm
的BGA
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0.65mm
的BGA
芯片,一般设置为4/4mil
;有0.5mm
的BGA
芯片,一般线宽线距最小须设置为3.5/3.5mil
;有0.4mm
的BGA
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1mm
的BGA
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0.65mm
的BGA
芯片,一般设置为4/4mil
;有0.5mm
的BGA
芯片,一般线宽线距最小须设置为3.5/3.5mil
;有0.4mm
的BGA
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4mil
(0.1mm
,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
在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
在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
在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
在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
在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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