布線是 PCB 設(shè)計的重要組成部分,也是整個 PCB 設(shè)計中工作量最大和最耗時間的部分,工程師在進行 PCB 布線工作時,需要遵循一些基本的規(guī)則,如倒角規(guī)則、3W 規(guī)則等。
地線回路規(guī)則
環(huán)路最小規(guī)則,即信號線與其回路構(gòu)成的環(huán)面積要盡可能小,環(huán)面積越小,對外的輻射越少,接收外界的干擾也越小。
針對這一規(guī)則,在地平面分割時,要考慮到地平面與重要信號走線的分布,防止由于地平面開槽等帶來的問題;
在雙層板設(shè)計中,在為電源留下足夠空間的情況下,應該將留下的部分用參考地填充,且增加一些必要的地過空孔,將雙面地信號有效連接起來,對一些關(guān)鍵信號盡量采用地線隔離,對一些頻率較高的設(shè)計,需特別考慮其地平面信號回路問題,建議采用多層板為宜。
屏蔽保護規(guī)則
對應地線回路規(guī)則,實際上也是為了盡量減小信號的回路面積,多見于一些比較重要的信號,如時鐘信號,同步信號;
對一些特別重要,頻率特別高的信號,應該考慮采用銅軸電纜屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計,即將所布的線上下左右用地線隔離,而且還要考慮好如何有效的讓屏蔽地與實際地平面有效結(jié)合。
串擾控制規(guī)則
串擾(CrossTalk)是指 PCB 上不同網(wǎng)絡(luò)之間因較長的平行布線引起的相互干擾,主要是由于平行線間的分布電容和分布電感的作用??朔當_的主要措施是:
加大平行布線的間距,遵循 3W 規(guī)則;
在平行線間插入接地的隔離線;
減小布線層與地平面的距離。
3W 規(guī)則
為了減少線間串擾,應保證線間距足夠大,當線中心間距不少于 3 倍線寬時,則可保持 70%的電場不互相干擾,稱為 3W 規(guī)則。如要達到 98%的電場不互相干擾,可使用 10W 的間距。
走線的方向控制規(guī)則
走線的方向控制規(guī)則,即相鄰層的走線方向成正交結(jié)構(gòu)。避免將不同的信號線在相鄰層走成同一方向,以減少不必要的層間竄擾;當由于板結(jié)構(gòu)限制(如某些背板)難以避免出現(xiàn)該情況,特別是信號速率較高時,應考慮用地平面隔離各布線層,用地信號線隔離各信號線。
走線的開環(huán)檢查規(guī)則
一般不允許出現(xiàn)一端浮空的布線(Dangling Line),主要是為了避免產(chǎn)生"天線效應", 減少不必要的干擾輻射和接受,否則可能帶來不可預知的結(jié)果。
走線閉環(huán)檢查規(guī)則
防止信號線在不同層間形成自環(huán)。在多層板設(shè)計中容易發(fā)生此類問題,自環(huán)將引起輻射干擾。
倒角規(guī)則
PCB 設(shè)計中應避免產(chǎn)生銳角和直角,產(chǎn)生不必要的輻射,同時工藝性能也不好。
器件去藕規(guī)則
在印制版上增加必要的去藕電容,濾除電源上的干擾信號,使電源信號穩(wěn)定。推薦電源經(jīng)過濾波電容后連到電源管腳上。
電源地平面完整性規(guī)則
對于導通孔密集的區(qū)域,要注意避免孔在電源和地層的挖空區(qū)域相互連接,形成對平面層的分割,從而破壞平面層的完整性,并進而導致信號線在地層的回路面積增大。為避免破壞平面層,做 Fanout 時過孔間距至少保證能走一根信號線。
電源地平面層重疊規(guī)則
不同電源層在空間上要避免重疊。主要是為了減少不同電源之間的干擾,特別是一些電壓相差很大的電源之間,電源平面的重疊問題一定要設(shè)法避免,難以避免時可考慮中間隔地層。
20H 規(guī)則
由于電源層與地層之間的電場是變化的,在板的邊緣會向外輻射電磁干擾。稱為邊沿效應。
解決的辦法是將電源層內(nèi)縮,使得電場只在接地層的范圍內(nèi)傳導。以一個 H(電源和 地之間的介質(zhì)厚度)為單位,若內(nèi)縮 20H 則可以將 70%的電場限制在接地層邊沿內(nèi);內(nèi)縮 100H 則可以將 98%的電場限制在內(nèi)。
審核編輯黃宇
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