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1、 深圳跨国电子采购中心 / 技术动态 / PCB布线设计(之一) PCB 布线设计布线设计(之一之一) 2004-08-03 点击: 2447 PCB 布线设计布线设计(之一之一) 双面板布线技巧 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
2、。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
3、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
4、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。 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
5、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. 应避免地环路。 3. 如果不能采用地平面，应采用星形连接策略(见图 6)。 通过这种方法，地电流独立返回电源连接端。图 6 中，注意到并非所有器件都有自己的回路，U1 和U2 是共用回路的。如遵循以下第 4 条和第 5 条准则，是可以这样做的。 4. 数字电流不应流经模拟器件。 数字器件开关时，回路中的数字电流相当大，但只是瞬时的，这种现象是由地线的有效感抗和阻
6、抗引起的。对于地平面或接地走线的感抗部分，计算公式为 V = Ldi/dt，其中 V 是产生的电压，L 是地平面或接地走线的感抗，di 是数字器件的电流变化，dt 是持续时间。对地线阻抗部分的影响，其计算公式为 V= RI, 其中，V 是产生的电压，R 是地平面或接地走线的阻抗，I 是由数字器件引起的电流变化。经过模拟器件的地平面或接地走线上的这些电压变化，将改变信号链中信号和地之间的关系(即信号的对地电压)。 5. 高速电流不应流经低速器件。 与上述类似，高速电路的地返回信号也会造成地平面的电压发生变化。此干扰的计算公式和上述相同，对于地平面或接地走线的感抗，V = Ldi/dt ；对于地平
7、面或接地走线的阻抗，V = RI 。与数字电流一样，高速电路的地平面或接地走线经过模拟器件时，地线上的电压变化会改变信号链中信号和地之间的关系。 图 4 采用手工走线为图 3 所示电路原理图设计的电路板的顶层 图 5 采用手工走线为图 3 所示电路原理图设计的电路板的底层 图 6 如果不能采用地平面，可以采用“星形”布线策略来处理电流回路 图 7 分隔开的地平面有时比连续的地平面有效，图 b)接地布线策略比图 a) 的接地策略理想 6. 不管使用何种技术，接地回路必须设计为最小阻抗和容抗。 7. 如使用地平面，分隔开地平面可能改善或降低电路性能，因此要谨慎使用。分开模拟和数字地平面的有效方法如
8、图 7 所示。 图 7 中，精密模拟电路更靠近接插件，但是与数字网络和电源电路的开关电流隔离开了。这是分隔开接地回路的非常有效的方法，我们在前面讨论的图 4 和图 5 的布线也采用了这种技术 责任编辑责任编辑: siepc 相关文章相关文章 高速高密度PCB设计面临新挑战 - 08-18 04:24 pm - 点击: 1189 PCB布线设计(之五) - 08-09 11:53 pm - 点击: 1430 PCB布线设计(之四) - 08-09 11:51 pm - 点击: 1467 PCB布线设计(之三) - 08-09 11:49 pm - 点击: 1581 PCB布线设计(之二) - 0
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