PCB走線資料.docx

高速PCB走線的3W原則PCB走線之問會產(chǎn)生串擾現(xiàn)象，這種串擾不僅僅會在時鐘和其周圍信號之間產(chǎn)生，也會發(fā)生在其他關(guān)鍵信號上，如數(shù)據(jù)、地址、控制和輸入/輸出信號線等，都會受到串擾和耦合影響。為了解決這些信號的串擾問題，布線應(yīng)遵循3W原則。3W原則就是讓所有的信號走線的間隔距離滿足：走線邊沿之間的距離應(yīng)該大于或等于2倍的走線寬度，即兩條走線中心之間的距離應(yīng)該大于或等于走線寬度的3倍。對于靠近PCB邊緣的走線，PCB邊緣到走線邊緣的距離應(yīng)該大于3倍的走線寬度。如果走線之間有過孔，那么走線間距應(yīng)大于或等于走線寬度的3倍，如圖所示。圖 走線的3W原則高速PCB布線差分對走線為了避免不理想返回路徑的影響，可以采用差分對走線。為了獲得較好的信號完整性，可以選用差分對來對高速信號進行走線，如圖1所示，LVDS電平的傳輸就采用差分傳輸線的方式。圖1 差分對走線實例差分信號傳輸有很多優(yōu)點，如： 輸出驅(qū)動總的dI/dr會大幅降低，從而減小了軌道塌陷和潛在的電磁干擾； 與單端放大器相比，接收器中的差分放大器有更高的增益； 差分信號在一對緊耦合差分對中傳輸時，在返回路徑中對付串擾和突變的魯棒性更好； 因為每個信號都有自己的返回路徑，所以差分新信號通過接插件或封裝時，不易受到開關(guān)噪聲的干擾；但是差分信號也有其缺點：首先是會產(chǎn)生潛在的EMI，如果不對差分信號進行恰當?shù)钠胶饣驗V波，或者存在任何共模信號，就可能會產(chǎn)生EMI問題；其次是和單端信號相比，傳輸差分信號需要雙倍的信號線。如圖2所示為差分對走線在PCB上的橫截面。D為兩個差分對之間的距離；s為差分對兩根信號線間的距離；W為差分對走線的寬度；Ff為介質(zhì)厚度。使用差分對走線時，要遵循以下原則： 保持差分對的兩信號走線之間的距離S在整個走線上為常數(shù)； 確保D25，以最小化兩個差分對信號之間的串擾； 使差分對的兩信號走線之間的距離S滿足：S3H，以便使元件的反射阻抗最小化； 將兩差分信號線的長度保持相等，以消除信號的相位差； 避免在差分對上使用多個過孔，過孔會產(chǎn)生阻抗不匹配和電感。圖2 PCB上的差分對走線以前，只有不到50的電路板采用可控阻抗互連線，而現(xiàn)在這一比例已超過90。如今有不到50的電路板使用了差分對，相信在不久的將來，隨著對差分對原理和設(shè)計規(guī)則的了解加深，將會有超過90的電路板使用它 高速PCB布線拐角走線當走線出現(xiàn)直角拐角時，在拐角處會產(chǎn)生額外的寄生電容和寄生電感，如圖1所示，這種不連續(xù)性會造成反射。在走線確實需要直角拐角的情況下，可以采取兩種改進方法，一種是將90拐角變成兩個45拐角；另一種方法是用圓角，如圖2所示。圓角方式是最好的，45拐角可以用到10 GHz頻率上。值得注意的是，對于45拐角走線，拐角長度最好滿足：L31W。 圖1 直角拐角的高頻等效電路 圖2 拐角走線的處理高速PCB過孔的使用 過孔設(shè)計是由孔及孔周圍的焊盤區(qū)和內(nèi)層電氣隔離區(qū)組成，如圖1所示。過孔的寄生電感、寄生電容等會影響通過過孔的高速信號，過孔的尺寸和與之相連接的焊盤對過孔的屬性具有直接的影響。1.寄生電容過孔本身存在著對地或電源的寄生電容，如果已知過孔在內(nèi)層上的隔離孔直徑為D2；過孔焊盤的直徑為D1；PCB的厚度為T；板基材的相對介電常數(shù)為；則過孔的寄生電容大小近似為過孔的寄生電容延了電路中信號的上升時問，降低了電路的速度。如果一塊厚度為25mil的PCB，使用內(nèi)徑為10mil，焊盤直徑為20mil的過孔，內(nèi)層電氣間隙寬度為32mil時，可以通過上面的公式近似算出過孔的寄生電容大致為0.259 pF。如果走線的特性阻抗為30,則該寄生電容引起的信號上升時間延長量為式中的系數(shù)1/2是因為過孔在走線的中途。從這些數(shù)值可以看出，盡管單個過孔的寄生電容引起的上升沿變緩的效用不是很明顯，但是如果走線中多次使用過孔進行層間的切換，設(shè)計者還是要慎重考慮的。圖 過孔的結(jié)構(gòu)2寄生電感過孔還具有與其高度和直徑直接相關(guān)的串聯(lián)寄生電感。若九是過孔的高度；d是中心鉆孔的直徑；則過孔的寄生電感L近似為在高速數(shù)字電路的設(shè)計中，寄生電感帶來的危害超過寄生電容的影響。過孔的寄生串聯(lián)電感會削弱旁路電容在電源或地平面濾除噪聲的作用，減弱整個電源系統(tǒng)的濾波效用c因此旁路和去耦電容的過孔應(yīng)該盡可能短，以使其電感值最小。通過上面對過孔寄生特性的分析，為了減小過孔的寄生效應(yīng)帶來的不利影響，在進行高速PCB設(shè)計時應(yīng)盡量做到： 盡量減少過孔，尤其是時鐘信號走線； 使用較薄的PCB有利于減小過孔的兩種寄生參數(shù)； 過孔阻抗應(yīng)該盡可能與其連接的走線的阻抗相匹配，以便減小信號的反射； 選擇合理的過孔尺寸。對于多層、密度一般的PCB，選用0.25 mm/0.51 mm/091 mm（鉆孔直徑/焊盤直徑/內(nèi)層隔離區(qū)直徑）的過孔較好；對于一些高密度的PCB可以使用0.20 mm/0.46 mm/0.86 mm的過孔，也可以嘗試非穿導孔；對于電源或地線的過孔則可以考慮使用較大尺寸，以減小阻抗； 內(nèi)層電氣隔離區(qū)越大越好，考慮PCB上的過孔密度，一般使其滿足D2Dg+041 mm； 電源和“地”的引腳要就近放置過孔，過孔和引腳之間的引線越短越好，因為它們會導致電感的增加。同時電源和地的引線要盡可能粗，以減少阻抗； 在信號換層的過孔附近放置一些接地過孔，以便為信號提供短距離回路。在設(shè)計時要從成本和信號質(zhì)量兩方面綜合考慮，在高速PCB設(shè)計時，都希望過孔越小越好，這樣板上就留有更多的布線空間，此外，過孔越小，寄生電容也越小，更適合用于高速電路。因此，在高速PCB的過孔設(shè)計時應(yīng)給于均衡考慮。pcb布線有哪些技巧1、輸入與輸出分開走當輸入是一個小信號，而輸出是一個被放大了的比較強的功率信號，布板時應(yīng)避免輸入信號與輸出信號走的太近，萬不得已時，小信號與功率信號也不能平行走線2、信號與電源分開走在系統(tǒng)工作的時候，電源的成分并不純凈，為防止引起干擾，信號線應(yīng)避免與電源的正極平行走線，尤其是以開關(guān)電源供電的高頻電路3、，高頻與低頻分開走這個不用解釋，高頻信號輻射也能引起低頻部分的穩(wěn)定和噪聲上面說的都是些比較空洞的，下面來點實際的4、預留足夠的線徑與安全間距現(xiàn)在的PCB制造技術(shù)越來越精密了，但我們也不能走極限，雖然現(xiàn)在很多廠家的線徑都能做到0.15mm，間距0.15mm，在實際的產(chǎn)品設(shè)計時，如果電路不是需要特別小，我們還是至少大于0.2mm為妥當，這樣可以提高PCB制作的可靠性，免得出現(xiàn)PCB短路和斷路的現(xiàn)象5、過孔等于大于0.4mm，太小了PCB加工的時候不方便，太小的孔容易斷鉆頭，插件元器件的焊盤孔徑要大于引腳0.2mm以上，尤其是雙面板的金屬化孔，元器件引腳的直徑是0.5，搞個焊盤的孔也是0.5，金屬化孔后就會小于引腳的直徑6、走線的時候避免走90度直角，高頻信號中嚴禁避免，防止信號線變天線往外輻射，走斜線還可以縮短走線距離7、常規(guī)情況下，電路板的電流密度按1mm1A來估算，并盡量露錫，增加散熱和導電面積8、頻率比較高的信號和電流比較大的走線需要加粗，比如數(shù)字電路中的時鐘線，還有系統(tǒng)中的電源線，一般要求電源大于信號線1.5倍以上，地線要等于大于電源線，電源線和地線盡可能的短、粗8、一個系統(tǒng)中有小信號，也有比較強的信號，一般要求電源先給強信號供電，比如電路中的功放級，后給小信號供電，比如小信號的前置放大級，當系統(tǒng)中有高頻電路和低頻電路的時候，需要各自單獨供電，地線也要單獨分開走9、低頻的電路中，小信號與功率信號的地線盡量分開走，到電源輸出端處匯合，也就是我們常說的一點接地，避免大面積鋪地，高頻電路中要盡量就近接地，最好是大面積鋪地，以防止高頻信號的肌膚效應(yīng)造成地之間的電位差引起的系統(tǒng)不穩(wěn)定10、貼片元件下面避免走線，這樣不安全，也會有可能造成干擾，尤其是在晶振、電感、變壓器等元器件下面絕對避免走信號線，最好也是離的遠遠的PCB布局設(shè)計技巧及注意事項時間：2012-05-11 09:58:54 來源： 作者：PCB布局設(shè)計中格點的設(shè)置技巧設(shè)計在不同階段需要進行不同的各點設(shè)置，在布局階段可以采用大格點進行器件布局；對于IC、非定位接插件等大器件，可以選用50100mil的格點精度進行布局，而對于電阻電容和電感等無源小器件，可采用25mil的格點進行布局。大格點的精度有利于器件的對齊和布局的美觀。PCB布局規(guī)則：1、在通常情況下，所有的元件均應(yīng)布置在電路板的同一面上，只有頂層元件過密時，才能將一些高度有限并且發(fā)熱量小的器件，如貼片電阻、貼片電容、貼片IC等放在低層。2、在保證電氣性能的前提下，元件應(yīng)放置在柵格上且相互平行或垂直排列，以求整齊、美觀，在一般情況下不允許元件重疊；元件排列要緊湊，元件在整個版面上應(yīng)分布均勻、疏密一致。3、電路板上不同組件相臨焊盤圖形之間的最小間距應(yīng)在1MM以上。4、離電路板邊緣一般不小于2MM.電路板的最佳形狀為矩形，長寬比為3:2或4:3.電路板面尺大于200MM乘150MM時，應(yīng)考慮電路板所能承受的機械強度。PCB布局技巧：在PCB的布局設(shè)計中要分析電路板的單元，依據(jù)起功能進行布局設(shè)計，對電路的全部元器件進行布局時，要符合以下原則：1、按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。2、以每個功能單元的核心元器件為中心，圍繞他來進行布局。元器件應(yīng)均勻、整體、緊湊的排列在PCB上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。3、在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件并行排列，這樣不但美觀，而且裝旱容易，易于批量生產(chǎn)。特殊元器件與布局設(shè)計在PCB中，特殊的元器件是指高頻部分的關(guān)鍵元器件、電路中的核心元器件、易受干擾的元器件、帶高壓的元器件、發(fā)熱量大的元器件，以及一些異性元器件，這些特殊元器件的位置需要仔細分析，做帶布局合乎電路功能的要求及生產(chǎn)的需求。不恰當?shù)姆胖盟麄兛赡墚a(chǎn)生電路兼容問題、信號完整性問題，從而導致PCB設(shè)計的失敗。在設(shè)計中如何放置特殊元器件時首先考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時，印刷線條長，阻抗增加，抗燥能力下降，成本也增加；過小時，散熱不好，且臨近線條容易受干擾。在確定PCB的尺寸后，在確定特殊元件的擺方位置。最后，根據(jù)功能單元，對電路的全部元器件進行布局。特殊元器件的位置在布局時一般要遵守以下原則：1、盡可能縮短高頻元器件之間的連接，設(shè)法減少他們的分布參數(shù)及和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互離的太近，輸入和輸出應(yīng)盡量遠離。2一些元器件或?qū)Ь€有可能有較高的電位差，應(yīng)加大他們的距離，以免放電引起意外短路。高電壓的元器件應(yīng)盡量放在手觸及不到的地方。3、重量超過15G的元器件，可用支架加以固定，然后焊接。那些又重又熱的元器件，不應(yīng)放到電路板上，應(yīng)放到主機箱的底版上，且考慮散熱問題。熱敏元器件應(yīng)遠離發(fā)熱元器件。4、對與電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關(guān)等可調(diào)元器件的布局應(yīng)考慮整塊扳子的結(jié)構(gòu)要求，一些經(jīng)常用到的開關(guān)，在結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)放置到手容易接觸到的地方。元器件的布局到均衡，疏密有度，不能頭重腳輕。一個產(chǎn)品的成功，一是要注重內(nèi)在質(zhì)量。而是要兼顧整體的美觀，兩者都比較完美的扳子，才能成為成功的產(chǎn)品。元器件的放置一般順序：1、放置與結(jié)構(gòu)有緊