毫無(wú)疑問(wèn)，布線(xiàn)是整個(gè)PCB設(shè)計(jì)中最重要、最費(fèi)時(shí)的工序，直接影響著 PCB 板的性能好壞。作為一名合格的、優(yōu)秀的PCB設(shè)計(jì)工程師，除了要把線(xiàn)布通外，更要滿(mǎn)足其電氣性能、讓線(xiàn)整齊美觀，而這需要工程師掌握一些布線(xiàn)技巧。

走線(xiàn)長(zhǎng)度

1. 使走線(xiàn)長(zhǎng)度盡可能的短

在 PCB 布線(xiàn)時(shí)，應(yīng)該使走線(xiàn)長(zhǎng)度盡可能的短，以減少由走線(xiàn)長(zhǎng)度帶來(lái)的干擾問(wèn)題。

2. 調(diào)整走線(xiàn)長(zhǎng)度

數(shù)字電路系統(tǒng)對(duì)時(shí)序有嚴(yán)格的要求，為了滿(mǎn)足信號(hào)時(shí)序的要求，對(duì)PCB上的信號(hào)走線(xiàn)長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整已經(jīng)成為PCB設(shè)計(jì)工作的一部分。

走線(xiàn)長(zhǎng)度的調(diào)整包括以下兩個(gè)方面的要求：

a. 要求走線(xiàn)長(zhǎng)度保持一致，保證信號(hào)同步到達(dá)若干個(gè)接收器。有時(shí)在PCB上的一組信號(hào)線(xiàn)之間存在著相關(guān)性，如總線(xiàn)，就需要對(duì)其長(zhǎng)度進(jìn)行校正，因?yàn)樾枰盘?hào)在接收端同步。調(diào)整方法就是找出其中最長(zhǎng)的那根走線(xiàn)，然后將其他走線(xiàn)調(diào)整到等長(zhǎng)。

b. 控制兩個(gè)器件之間的走線(xiàn)延遲為某一個(gè)特定值，如控制器件A、B之間的導(dǎo)線(xiàn)延遲為1ns，而這樣的要求往往由電路設(shè)計(jì)者提出，但由PCB工程師去實(shí)現(xiàn)。需要注意的是，在PCB上的信號(hào)傳播速度是與PCB的材料、走線(xiàn)的結(jié)構(gòu)、走線(xiàn)的寬度、過(guò)孔等因素相關(guān)的。通過(guò)信號(hào)傳播速度，可以計(jì)算出所要求的走線(xiàn)延遲對(duì)應(yīng)的走線(xiàn)長(zhǎng)度。

走線(xiàn)長(zhǎng)度的調(diào)整常采用的是蛇形線(xiàn)的方式。

3、防止走線(xiàn)諧振

在PCB布線(xiàn)時(shí)，布線(xiàn)長(zhǎng)度不得與其波長(zhǎng)成整數(shù)倍關(guān)系，以免產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。

超實(shí)用PCB布線(xiàn)技巧，菜鳥(niǎo)和老司機(jī)都應(yīng)該知道

差分對(duì)走線(xiàn)

為了避免不理想返回路徑的影響，可以采用差分對(duì)走線(xiàn)。為了獲得較好的信號(hào)完整性，可以選用差分對(duì)走線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)傳輸。

1. 差分信號(hào)傳輸優(yōu)點(diǎn):

a. 輸出驅(qū)動(dòng)總的di/dt會(huì)大幅降低，從而減小了軌道塌陷和潛在的電磁干擾。

b. 與單端放大器相比，接收器中的差分放大器有更高的增益。

c. 差分信號(hào)在一對(duì)緊耦合差分對(duì)中傳輸時(shí)，在返回路徑中對(duì)付串?dāng)_和突變的魯棒性更好。

d. 因?yàn)槊總€(gè)信號(hào)都有自己的返回路徑，所以差分信號(hào)通過(guò)接插件或封裝時(shí)，不易受到開(kāi)關(guān)噪聲的干擾。

2. 差分信號(hào)的缺點(diǎn):

a. 如果不對(duì)差分信號(hào)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)钠胶饣驗(yàn)V波，或者存在任何共模信號(hào)，就可能會(huì)產(chǎn)生EMI問(wèn)題。

b. 與單端信號(hào)相比，傳輸差分信號(hào)需要雙倍的信號(hào)線(xiàn)。

3. 設(shè)計(jì)差分對(duì)走線(xiàn)時(shí)，要遵循以下原則：

a. 保持差分對(duì)的兩信號(hào)走線(xiàn)之間的距離S在整個(gè)走線(xiàn)上為常數(shù)。

b. 確保D＞2S，以最小化兩個(gè)差分對(duì)信號(hào)之間的串?dāng)_。

c. 使差分對(duì)的兩信號(hào)走線(xiàn)之間的距離S滿(mǎn)足S=3H，以便使元件的反射阻抗最小化。

d. 將兩差分信號(hào)線(xiàn)的長(zhǎng)度保持相等，以消除信號(hào)的相位差。

e. 避免在差分對(duì)上使用多個(gè)過(guò)孔，因?yàn)檫^(guò)孔會(huì)產(chǎn)生阻抗不匹配和電感。

電源、地線(xiàn)的處理

即使在整個(gè)PCB板中的布線(xiàn)完成的很好，但由于電源和地線(xiàn)的考慮不周到而引起的干擾，會(huì)使產(chǎn)品的性能下降，有時(shí)甚至?xí)绊懙疆a(chǎn)品的成功率。所以對(duì)電源和地線(xiàn)的處理要認(rèn)真對(duì)待，把電源和地線(xiàn)的所產(chǎn)生的噪音和干擾降到最低限度，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

1）盡量加寬電源和地線(xiàn)的寬度，最好是地線(xiàn)比電源線(xiàn)寬，它們的關(guān)系是：地線(xiàn)—電源線(xiàn)—信號(hào)線(xiàn)。

2）對(duì)數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線(xiàn)組成一個(gè)回路，即構(gòu)成一個(gè)地網(wǎng)來(lái)使用（模擬電路的地不能這樣使用）

3）用大面積銅層作地線(xiàn)用，在印制板上把沒(méi)被用上的地方都與地相連接作為地線(xiàn)用?；蚴嵌鄬影?，電源和地線(xiàn)各占用一層。

數(shù)字電路與模擬電路的共地處理

現(xiàn)在許多PCB不再是單一功能電路，而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的。因此在布線(xiàn)時(shí)就需要考慮它們之間互相干擾的問(wèn)題，特別是地線(xiàn)上的噪音干擾。

數(shù)字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強(qiáng)，對(duì)信號(hào)線(xiàn)來(lái)說(shuō)，高頻的信號(hào)線(xiàn)盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件，對(duì)地線(xiàn)來(lái)說(shuō)，整個(gè)PCB對(duì)外界只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)，所以必須在PCB內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù)字和模擬共地的問(wèn)題，而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實(shí)際上是分開(kāi)的，它們之間是互不相連的，只是在PCB與外界連接的接口處（如插頭等）。數(shù)字地與模擬地有一點(diǎn)短接，（請(qǐng)注意，只有一個(gè)連接點(diǎn)），也有在PCB上不共地的，這由系統(tǒng)設(shè)定來(lái)決定。

拐角設(shè)計(jì)

在PCB布線(xiàn)時(shí)，走線(xiàn)拐彎是不可避免的，當(dāng)走線(xiàn)出現(xiàn)直角拐角時(shí)，在拐角處會(huì)產(chǎn)生額外的寄生電容和寄生電感?走線(xiàn)拐彎的拐角應(yīng)避免設(shè)計(jì)成銳角和直角形式，以免產(chǎn)生不必要的輻射，同時(shí)銳角和直角形式的工藝性能也不好?要求所有線(xiàn)與線(xiàn)的夾角應(yīng)大于等于135°?在走線(xiàn)確實(shí)需要直角拐角的情況下，可以采取兩種改進(jìn)方法:一種是將90°拐角變成兩個(gè)45°拐角；另一種是采用圓角?圓角方式是最好的，45°拐角可以用到10GHz頻率上?對(duì)于45°拐角走線(xiàn)，拐角長(zhǎng)度最好滿(mǎn)足L≥3W。

控制PCB導(dǎo)線(xiàn)的阻抗和走線(xiàn)終端匹配

在高速數(shù)字電路PCB和射頻電路PCB中，對(duì)PCB導(dǎo)線(xiàn)的阻抗是有要求的，需要控制PCB導(dǎo)線(xiàn)的阻抗。在PCB布線(xiàn)時(shí)，同一網(wǎng)絡(luò)的線(xiàn)寬應(yīng)保持一致。由于線(xiàn)寬的變化會(huì)造成線(xiàn)路特性阻抗的不均勻，對(duì)高速數(shù)字電路傳輸?shù)男盘?hào)會(huì)產(chǎn)生反射，故在設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡量避免出現(xiàn)這種情況。在某些條件下，如接插件引出線(xiàn)、BGA封裝的引出線(xiàn)等類(lèi)似的結(jié)構(gòu)時(shí)，如果無(wú)法避免線(xiàn)寬的變化，應(yīng)該盡量控制和減少中間不一致部分的有效長(zhǎng)度。

在高速數(shù)字電路中，當(dāng)PCB布線(xiàn)的延遲時(shí)間大于信號(hào)上升時(shí)間（或下降時(shí)間）的1/4時(shí)，該布線(xiàn)即可以看成傳輸線(xiàn)。為了保證信號(hào)的輸入和輸出阻抗與傳輸線(xiàn)的阻抗正確匹配，可以采用多種形式的終端匹配方法，所選擇的匹配方法與網(wǎng)絡(luò)的連接方式和布線(xiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)。

審核編輯：何安