當(dāng)前,隨著PCB尺寸要求越來越小,器件密度要求越來越高,PCB設(shè)計(jì)的難度也就逐漸增大。如何在保證質(zhì)量的同時縮短設(shè)計(jì)時間?這需要工程師們有過硬的技術(shù)知識,以及掌握一些設(shè)計(jì)技巧。
01 、確定PCB的層數(shù)
電路板尺寸和布線層數(shù)需要在設(shè)計(jì)初期確定。布線層的數(shù)量以及層疊(STack-up)方式會直接影響到印制線的布線和阻抗。 板的大小有助于確定層疊方式和印制線寬度,實(shí)現(xiàn)期望的設(shè)計(jì)效果。目前多層板之間的成本差別很小,在開始設(shè)計(jì)時最好采用較多的電路層并使附銅均勻分布。
02 、設(shè)計(jì)規(guī)則和限制
要順利完成布線任務(wù),布線工具需要在正確的規(guī)則和限制條件下工作。要對所有特殊要求的信號線進(jìn)行分類,每個信號類都應(yīng)該有優(yōu)先級,優(yōu)先級越高,規(guī)則也越嚴(yán)格。 規(guī)則涉及印制線寬度、過孔的最大數(shù)量、平行度、信號線之間的相互影響以及層的限制,這些規(guī)則對布線工具的性能有很大影響。認(rèn)真考慮設(shè)計(jì)要求是成功布線的重要一步。
03、 組件的布局
在最優(yōu)化裝配過程中,可制造性設(shè)計(jì)(DFM)規(guī)則會對組件布局產(chǎn)生限制。如果裝配部門允許組件移動,可以對電路適當(dāng)優(yōu)化,更便于自動布線。 比如,對于電源線的布局: ①在PCB布局中應(yīng)將電源退耦電路設(shè)計(jì)在各相關(guān)電路附近,而不要放置在電源部分,否則既影響旁路效果,又會在電源線和地線上流過脈動電流,造成竄擾; ②對于電路內(nèi)部的電源走向,應(yīng)采取從末級向前級供電,并將該部分的電源濾波電容安排在末級附近; ③對于一些主要的電流通道,如在調(diào)試和檢測過程中要斷開或測量電流,在布局時應(yīng)在印制導(dǎo)線上安排電流缺口。 另外,要注意穩(wěn)壓電源在布局時,盡可能安排在單獨(dú)的印制板上。當(dāng)電源與電路合用印制板時,在布局中,應(yīng)該避免穩(wěn)壓電源與電路元件混合布設(shè)或是使電源和電路合用地線。因?yàn)檫@種布線不僅容易產(chǎn)生干擾,同時在維修時無法將負(fù)載斷開,到時只能切割部分印制導(dǎo)線,從而損傷印制板。
04、 扇出設(shè)計(jì)
在扇出設(shè)計(jì)階段,表面貼裝器件的每一個引腳至少應(yīng)有一個過孔,以便在需要更多的連接時,電路板能夠進(jìn)行內(nèi)層連接、在線測試和電路再處理。
05、 手動布線以及關(guān)鍵信號的處理
手動布線在現(xiàn)在和將來都是印刷電路板設(shè)計(jì)的一個重要過程,采用手動布線有助于自動布線工具完成布線工作。通過對挑選出的網(wǎng)絡(luò)(net)進(jìn)行手動布線并加以固定,可以形成自動布線時可依據(jù)的路徑。 首先對關(guān)鍵信號進(jìn)行布線,手動布線或結(jié)合自動布線工具均可。布線完成后,再由有關(guān)的工程技術(shù)人員對這些信號布線進(jìn)行檢查,檢查通過后,將這些線固定,然后開始對其余信號進(jìn)行自動布線。由于地線中阻抗的存在,會給電路帶來共阻抗干擾。
06、 自動布線
對關(guān)鍵信號的布線需要考慮在布線時控制一些電參數(shù),比如減小分布電感等,在了解自動布線工具有哪些輸入?yún)?shù)以及輸入?yún)?shù)對布線的影響后,自動布線的質(zhì)量在一定程度上可以得到保證。在對信號進(jìn)行自動布線時應(yīng)該采用通用規(guī)則。 通過設(shè)置限制條件和禁止布線區(qū)來限定給定信號所使用的層以及所用到的過孔數(shù)量,布線工具就能按照工程師的設(shè)計(jì)思想來自動布線。在設(shè)置好約束條件和應(yīng)用所創(chuàng)建的規(guī)則后,自動布線將會達(dá)到與預(yù)期相近的結(jié)果,在一部分設(shè)計(jì)完成以后,將其固定下來,以防止受到后邊布線過程的影響。 布線次數(shù)取決于電路的復(fù)雜性和所定義的通用規(guī)則的多少?,F(xiàn)在的自動布線工具功能非常強(qiáng)大,通??赏瓿?00%的布線。但是,當(dāng)自動布線工具未完成全部信號布線時,就需對余下的信號進(jìn)行手動布線。
07 、布線的整理
一些約束條件很少的信號,布線的長度很長,這時可以先判斷出哪些布線合理,哪些布線不合理,再通過手動編輯來縮短信號布線長度和減少過孔數(shù)量。
審核編輯:郭婷
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原文標(biāo)題:PCB布局和布線的七步法
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