PCB设计10条重要布线原则(学习笔记)

本文详细阐述了PCB设计中的关键技巧,包括连线的简洁与连续性、避免直角和阻抗变化、差分走线抗干扰、模拟与数字信号分离、3W和20H间距规则,以及铜箔和过孔的电流承载能力,以确保信号质量和设计效率。

一、连线精简

尽量用最短的路径去布线
1、可以省资源
2、信号差损少
3、线能不拐弯就不拐弯
4、能不换层就不换层
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二、避免走直角线

我们将导线也看作是一种元器件,那么它也有电阻、电阻、电容,尽管很小但还是存在
1、走直线的话,因为线宽一致,它的阻抗连续,不会对信号造成干扰
2、走直角线,或者只要是拐弯,都会导致线宽在拐点出发生变化,锐角是变化最大的,在拐点处它的阻抗就会发生改变,造成阻抗不连续,对信号造成一定干扰
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三、差分走线

差分走线抗干扰能力强,高速信号设计一般都使用差分走线
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四、蛇形走线

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五、圆滑走线

导线接入焊盘使用泪滴保持接入点圆滑
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六、数字与模拟分开

1、数字信号传输的是0和1,抗干扰能力非常强
2、而模拟信号可能是一个很微弱的信号进行放大,因此稍微一点小串扰都可能对信号造成很大的影响
3、数字信号0、1跳变产生的电磁干扰又非常的强
4、所以这两个信号不能放在一块
5、因此画pcb时这两类元件要放远些,走线也要离远一些
6、它俩的地也要分开,分为模拟地数字地
7、如果要求数字地和模拟地要同电位的话,可以通过单点接地的方式将数字地和模拟地接到同一个地上,单点接地的目的就是能使它们俩同电位的同时将它们俩的相互影响降到最低。
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七、3W原则

两根导线之间的距离要超过3倍导线线宽
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八、20H原则

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九、铜箔承载电流

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十、过孔承载电流

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### PCB差分线布线规则及最佳实践 差分信号在PCB设计中具有重要作用,其布线规则和最佳实践直接影响到信号完整性、电磁兼容性和系统性能。以下是关于PCB差分线布线的详细规则及最佳实践: #### 1. 差分线的线宽与间距设置 差分线的线宽和间距是影响差模阻抗的关键因素。根据实际应用需求,线宽和间距通常需要通过仿真工具或经验公式计算得出。例如,在某些设计中,差分线宽度可能被设置为6 mil,而间距为8 mil[^1]。这种设置不仅与制造工艺相关,还直接决定了差分对的特性阻抗值。一般情况下,差分对的阻抗范围为85Ω至100Ω。 #### 2. 等长原则 为了保证差分信号的相位一致性,两差分线的长度应尽可能保持一致。长度差异会导致信号延迟,从而引发串扰和噪声问题。在实际设计中,可以通过蛇形走线(serpentine routing)来调整差分线长度,确保两线长度匹配。 #### 3. 走线规则 差分线应始终成对布线,避免单根走线的情况。此外,差分线之间的间距应保持恒定,以减少因间距变化引起的阻抗波动。同时,差分线应远离其他非差分信号线,遵循3W原则(即线间距至少为信号线宽度的三倍),以降低串扰风险[^2]。 #### 4. 过孔使用规则 差分线尽量避免过多的过孔(via),因为过孔会引入寄生电感和电容,从而改变差分对的阻抗特性。如果必须使用过孔,则应选择尺寸较小的过孔,并在过孔周围添加接地过孔(ground via stitching),以减少电磁干扰[^2]。 #### 5. 参考平面 差分线应始终保持在同一参考平面上,以确保稳定的阻抗特性。如果差分线跨越不同的参考平面,则可能导致阻抗不连续,进而引起反射和信号失真。因此,在设计时需特别注意差分线的层切换问题。 #### 6. 避免锐角走线 差分线的走线应尽量避免90°或锐角拐弯,建议采用45°拐角或圆弧过渡。这种设计可以减少电磁辐射并降低信号反射的风险。 ```python # 示例代码:差分线长度匹配的简单实现 def match_differential_length(line1_length, line2_length): if abs(line1_length - line2_length) > 0.1: # 允许误差为0.1mm adjustment = abs(line1_length - line2_length) return "需调整差分线长度:" + str(adjustment) + "mm" else: return "差分线长度已匹配" print(match_differential_length(100.5, 100.7)) ```
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