PCB布線布局基本規則

  元件布局基本規則

  1. 按電路模塊進行布局,實現同一功能的相關電路稱為一個模塊,電路模塊中的元件應采用就近集中原則,同時數字電路和模擬電路分開。

  2.遵照“先大后小,先難后易”等的布置原則,即重要的單元電路、核心元器件應當優先布局。

  3.布局中應參考原理框圖,根據單板的主信號流向規律安排主要元器件。

  4.布局應該盡量滿足以下要求:總的連線盡可能短,關鍵信號線最短;高電壓、大電流信號與小電流、低電壓的弱信號完全分開;模擬信號與數字信號分開;高頻信號與低頻信號分開;高頻元器件的間隔要充分。

  5.相同結構電路部分,盡可能采用“對稱式”標準布局。

  6.器件布局柵格的設置,一般IC器件布局時,柵格應為50-100mil、小型表面安裝器件,如表面貼裝元件布局時,柵格設置應不少于25mil.

  7.同類型插裝元器件在X或Y方向上應朝一個方向防止同一種類型的有極性分立元件也要力爭在X或Y方向上保持一致,便于生產和檢驗。

  8.IC去耦電容的布局要盡量靠近IC的電源管腳,并使之與電源和地之間形成的回路最短。

  9.元件布局時,應適當考慮使用同一種電源的器件盡量放在一起,以便于將來的電源分割。

  10.用于阻抗匹配目的阻容器件的布局,要根據其屬性合理布置。串聯匹配電阻的布局要靠近該信號的驅動端,距離一般不超過500mil。匹配電阻、電容的布局一定要分清信號的源端和終端,對于多負載的終端匹配一定要在信號的最遠端匹配。

  11.表面貼裝器件(SMD)相互間距離要大于0.7mm。

  12.表面貼裝器件焊盤外側同相鄰插件外形邊緣距離要大于2mm。

  13.定位孔、標準孔等非安裝孔周圍1.27mm 內不得貼裝元、器件,螺釘等安裝孔周圍3.5mm(對于M2.5)、4mm(對于M3)內不得貼裝元器件。

  14. 臥裝電阻、電感(插件)、電解電容等元件的下方避免布過孔,以免波峰焊后過孔與元件殼體短路。

  15. 元器件的外側距板邊的距離為5mm。

  16.BGA與相鄰元件的距離>5mm。有壓接件的PCB,壓接的接插件周圍5mm內不能有插裝元器件,在焊接面其周圍5mm內也不能有貼裝元器件。

  17. 金屬殼體元器件和金屬件(屏蔽盒等)不能與其它元器件相碰,不能緊貼印制線、焊盤,其間距應大于2mm。定位孔、緊固件安裝孔、橢圓孔及板中其它方孔外側距板邊的尺寸大于3mm。

  18. 發熱元件不能緊鄰導線和熱敏元件;高熱器件要均衡分布。

  19. 電源插座要盡量布置在印制板的四周,電源插座與其相連的匯流條接線端應布置在同側。特別應注意不要把電源插座及其它焊接連接器布置在連接器之間,以利于這些插座、連接器的焊接及電源線纜設計和扎線。電源插座及焊接連接器的布置間距應考慮方便電源插頭的插拔。

  20.貼片焊盤上不能有通孔,以免焊膏流失造成元件虛焊。重要信號線不準從插座腳間穿過。

  21.貼片單邊對齊,字符方向一致,封裝方向一致。

  22.有極性的器件在以同一板上的極性標示方向盡量保持一致。

  PCB布線規則

  1、畫定布線區域距PCB板邊≤1mm的區域內,以及安裝孔周圍1mm內,禁止布線。

  2、電源線盡可能的寬,不應低于18mil;信號線寬不應低于12mil;cpu入出線不應低于10mil(或8mil);線間距不低于10mil。

  3、正常過孔不低于30mil。

  4、 注意電源線與地線應盡可能呈放射狀,以及信號線不能出現回環走線。

  5、地線回路規則:

  環路最小規則,即信號線與其回路構成的環面積要盡可能小,環面積越小,對外的輻射越少,接收外界的干擾也越小。實例如下圖所示:

PCB布線布局基本規則

  6、串擾控制

  串擾是指PCB上不同網絡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。克服串擾的主要措施是:

  加大平行布線的間距,遵循3W規則。

  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。

  7、走線的方向控制規則:

  相鄰層的走線方向成正交結構。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串擾;當由于板結構限制年已避免出現該情況,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。作為電路的輸入及輸出用的印制導線應盡量避免相鄰平行,以免發生回授,在這些導線之間最好加接地線。

  8、走線的開環檢查規則:

  一般不允許出現一端浮空的布線,主要是為了避免產生“天線效應”,減少不必要的干擾輻射和接收,否則可能帶來不可預知的結果。

PCB布線布局基本規則

  9、阻抗匹配檢查規則:

  同一網絡的布線寬度應保持一致,線寬的變化會造成線路特性阻抗的不均勻,當傳輸的速度較高時會產生反射,在設計中應該盡量避免這種情況。在某些條件下,如接插件引出線,BGA封裝的引出線類似的結構時,可能無法避免線寬的變化,應該盡量減少中間不一致部分的有效長度。

  10、走線閉環檢查規則:

  防止信號線在不同層之間形成自環。在多層板設計中容易發生此類問題,自環將引起輻射干擾。如下圖所示:

PCB布線布局基本規則

  11、走線的分枝長度控制規則:

  盡量控制分枝的長度,一般的要求是Tdelay<=Trise/20。

PCB布線布局基本規則

  12、走線的諧振規則:

  主要針對高頻信號設計而言,即布線長度不得與其波長成整數倍關系,以免產生諧振現象。

  13、走線長度控制規則:

  即短線規則,在設計時應該盡量讓布線長度盡量短,以減少由于走線過長帶來的干擾問題,特別是一些重要信號線,如時鐘線,務必將其振蕩器放在離器件很近的地方。對驅動多個器件的情況,應根據具體情況決定采用何種網絡拓撲結構。

PCB布線布局基本規則

  14、倒角規則:

  PCB設計中應避免產生銳角和直角,產生不必要的輻射,同時工藝性能也不好。在布線中盡量采用135度拐角,如下圖所示:

PCB布線布局基本規則

  15、器件布局分區/分層規則:

  主要是為了防止不同工作頻率的模塊之間的互相干擾,同時盡量縮短高頻部分的布線長度。通常將高頻的部分布設在接口部分以減少布線長度。同時還要考慮到高/低頻部分地平面的分割問題,通常采用將二者的地分割,再在接口處單點相接。

  對混合電路,也有將模擬與數字電路分布布置在印制板的兩面,分別使用不同的層布線,中間用地層隔離的方式。

  16、孤立銅區控制規則:

  孤立銅區的出現,將帶來一些不可預知的問題,因此將孤立銅區與別的信號相接,有助于改善信號質量,通常是將孤立銅區接地或刪除。在實際的制作中,PCB廠家將一些板的空置部分增加了一些銅箔,主要是為了方便印制板加工,同時對防止印制板翹曲也有一定的作用。

  17、電源與地線層的完整性規則:

  對于導通孔密集的區域,要注意避免孔在電源和地層的挖空區域相互連接,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。

  18、重疊電源與地線層規劃:

  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法避免,難以避免時可考慮中間隔底層。在不同信號層間進行供電的電源總線遵循這一規則,即盡量避免重疊。

  19、3W規則:

  為了減少線間串擾,應保證導線間距足夠大,當導線中心間距不少于3倍線寬時,則可保持70%的電場不互相串擾,如要達到98%的電場不互相干擾,可使用10W間距。在布線密度較低時,信號線的間距可適當地加大,對高、低電平懸殊的信號線應盡可能地短且加大間距。

PCB布線布局基本規則

  20. 印制導線的寬度:導線寬度應以能滿足電氣性能要求而又便于生產為宜,它的最小值以承受的電流大小而定,但最小不宜小于0.2mm,在高密度、高精度的印制線路中,導線寬度和間距一般可取0.3mm;導線寬度在大電流情況下還要考慮其溫升,單面板實驗表明,當銅箔厚度為50μm、導線寬度1~1.5mm、通過電流2A時,溫升很小,因此,一般選用1~1.5mm寬度導線就可能滿足設計要求而不致引起溫升;印制導線的公共地線應盡可能地粗,可能的話,使用大于2~3mm的線條,這點在帶有微處理器的電路中尤為重要,因為當地線過細時,由于流過的電流的變化,地電位變動,微處理器定時信號的電平不穩,會使噪聲容限劣化;在DIP封裝的IC腳間走線,可應用10-10與12-12原則,即當兩腳間通過2根線時,焊盤直徑可設為50mil、線寬與線距都為10mil,當兩腳間只通過1根線時,焊盤直徑可設為64mil、線寬與線距都為12mil。

  21. 印制導線的屏蔽與接地:印制導線的公共地線,應盡量布置在印制線路板的邊緣部分。在印制線路板上應盡可能多地保留銅箔做地線,這樣得到的屏蔽效果,比一長條地線要好,傳輸線特性和屏蔽作用將得到改善,另外起到了減小分布電容的作用。印制導線的公共地線最好形成環路或網狀,這是因為當在同一塊板上有許多集成電路,特別是有耗電多的元件時,由于圖形上的限制產生了接地電位差,從而引起噪聲容限的降低,當做成回路時,接地電位差減小。另外,接地和電源的圖形盡可能要與數據的流動方向平行,這是抑制噪聲能力增強的秘訣;多層印制線路板可采取其中若干層作屏蔽層,電源層、地線層均可視為屏蔽層,一般地線層和電源層設計在多層印制線路板的內層,信號線設計在內層和外層。

  板的布局:

  1. 印制線路板上的元器件放置的通常順序: 放置與結構有緊密配合的固定位置的元器件,如電源插座、指示燈、開關、連接件之類,這些器件放置好后用軟件的LOCK 功能將其鎖定,使之以后不會被誤移動;

  放置線路上的特殊元件和大的元器件,如發熱元件、變壓器、IC 等;

  放置小器件。

  2.元器件離板邊緣的距離:可能的話所有的元器件均放置在離板的邊緣3mm以外或至少大于板厚,這是由于在大批量生產的流水線插件和進行波峰焊時,要提供給導軌槽使用,同時也為了防止由于外形加工引起邊緣部分的缺損,如果印制線路板上元器件過多,不得已要超出3mm范圍時,可以在板的邊緣加上3mm的輔邊,輔邊開V 形槽,在生產時用手掰斷即可。

  3.高低壓之間的隔離:在許多印制線路板上同時有高壓電路和低壓電路,高壓電路部分的元器件與低壓部分要分隔開放置,隔離距離與要承受的耐壓有關,通常情況下在2000kV時板上要距離2mm,在此之上以比例算還要加大,例如若要承受3000V的耐壓測試,則高低壓線路之間的距離應在3.5mm以上,許多情況下為避免爬電,還在印制線路板上的高低壓之間開槽。


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