PCB布局布线注意事项

本文详细阐述了PCB布局布线的关键注意事项,包括布局原则、布线优先次序、具体走线方式(如时钟布线、直角走线、差分走线、蛇形线)和布线规则。强调了信号完整性和抗干扰能力的重要性,提供了减少反射、提高时序精度和降低EMI的有效方法。

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一、 布局
1、遵照“先大后小,先难后易”的布置原则,即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局;

2、布局中应参考原理框图,根据主信号流向规律安排主要元器件;

3、元器件的排列要便于调试和维修,小元件周围不能放置大元件、需调试的元器件周围要有足够的空间;

4、相同结构电路部分,尽可能采用“对称式”标准布局;

5、按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局;

6、同类型插装元器件在X或Y方向上应朝一个方向放置。同一种类型的有极性分立元件也尽量在X或Y方向上保持一致,便于生产和检验。

7、发热元件应均匀分布,利于单板和整机的散热,除温度检测元件以外的温度敏感器件应远离发热量的元器件。

8、布局应尽量满足以下要求:总的连线尽可能短,关键信号线最短;高电压、大电流信号与小电流,低电压的弱信号完全分开;模拟信号与数字信号分开;高频信号与低频信号分开;高频元器件的间隔要充分。

9、去偶电容的布局要尽量靠近IC的电源管脚,并使之与电源和地之间形成的回路最短。

10、元件布局时,应适当考虑使用同一种电源的器件尽量放在一起, 以便于将来的电源分隔。

二、布线
(1)布线优先次序
关键信号线优先:摸拟小信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先布线
密度优先原则:从单板上连接关系最复杂的器件着手布线。从单板上连线最密集的区域开始布线
注:尽量为时钟信号、高频信号、敏感信号等关键信号提供专门的布线层,并保证其最小的回路面积。必要时应采取手工优先布线、屏蔽和加大安全间距等方法。保证信号质量。
电源层和地层之间的EMC环境较差,应避免布置对干扰敏感的信号。
有阻抗控制要求的网络应尽量按线长线宽要求布线。
(2)四种具体走线方式
1、时钟的布线:
时钟线是对EMC 影响最大的因素之一。在时钟线上应少打过孔,尽量避免和其它信号线并行走线,且应远离一般信号线,避免对信号线的干扰。同时应避开板上的电源部分,以防止电源和时钟互相干扰。
如果板上有专门的时钟发生芯片,其下方不可走线,应在其下方铺铜,必要时还可以对其专门割地。对于很多芯片都有参考的晶体振荡器,这些晶振下方也不应走线,要铺铜隔离。
在这里插入图片描述

2、直角走线:
直角走线一般是PCB布线中要求尽量避免的情况,也几乎成为衡量布线好坏的标准之一,从原理上说,直角走线会使传输线的线宽发生变化,造成阻抗的不连续。其实不光是直角走线,顿角,锐角走线都可能会造成阻抗变化的情况。
直角走线对信号的影响就是主要体现在三个方面:
拐角可以等效为传输线上的容性负载,减缓上升时间;
阻抗不连续会造成信号的反射;
直角尖端产生的EMI。
3、差分走线:
差分信号(Differential Signal)在高速电路设计中的应用越来越广泛,电路中最关键的信号往往都要采用差分结构设计。通俗地说,其就是驱动端发送两个等值、反相的信号,接收端通过比较这两个电压的差值来判断逻辑状态是“0”还是“1”。而承载差分信号的那一对走线就称为差分走线。

差分信号和普通的单端信号走线相比,最明显的优势体现在以下三个方面:

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