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1、 深圳跨国电子采购中心/技术动态/PCB布线设计(之一)PCB 布线设计布线设计(之一之一)2004-08-03 点击:2447 PCB 布线设计布线设计(之一之一)双面板布线技巧 在当今激烈竞争的电池供电市场中，由于成本指标限制，设计人员常常使用双面板。尽管多层板(4层、6 层及 8 层)方案在尺寸、噪声和性能方面具有明显优势，成本压力却促使工程师们重新考虑其布线策略，采用双面板。在本文中，我们将讨论自动布线功能的正确使用和错误使用，有无地平面时电流回路的设计策略，以及对双面板元件布局的建议。自动布线的优缺点以及模拟电路布线的注意事项 设计 PCB 时，往往很想使用自动布线。通常，纯数字的电
2、路板(尤其信号电平比较低，电路密度比较小时)采用自动布线是没有问题的。但是，在设计模拟、混合信号或高速电路板时，如果采用布线软件的自动布线工具，可能会出现一些问题，甚至很可能带来严重的电路性能问题。例如，图 1 中显示了一个采用自动布线设计的双面板的顶层。此双面板的底层如图 2 所示，这些布线层的电路原理图如图 3a 和图 3b 所示。设计此混合信号电路板时，经仔细考虑，将器件手工放在板上，以便将数字和模拟器件分开放置。采用这种布线方案时，有几个方面需要注意，但最麻烦的是接地。如果在顶层布地线，则顶层的器件都通过走线接地。器件还在底层接地，顶层和底层的地线通过电路板最右侧的过孔连接。当检查这种
3、布线策略时，首先发现的弊端是存在多个地环路。另外，还会发现底层的地线返回路径被水平信号线隔断了。这种接地方案的可取之处是，模拟器件(12 位 A/D 转换器 MCP3202 和 2.5V 参考电压源 MCP4125)放在电路板的最右侧，这种布局确保了这些模拟芯片下面不会有数字地信号经过。图 3a 和图 3b 所示电路的手工布线如图 4、图 5 所示。在手工布线时，为确保正确实现电路，需要遵循一些通用的设计准则：尽量采用地平面作为电流回路；将模拟地平面和数字地平面分开；如果地平面被信号走线隔断，为降低对地电流回路的干扰，应使信号走线与地平面垂直；模拟电路尽量靠近电路板边缘放置，数字电路尽量靠近电
4、源连接端放置，这样做可以降低由数字开关引起的 di/dt 效应。这两种双面板都在底层布有地平面，这种做法是为了方便工程师解决问题，使其可快速明了电路板的布线。厂商的演示板和评估板通常采用这种布线策略。但是，更为普遍的做法是将地平面布在电路板顶层，以降低电磁干扰。图 1 采用自动布线为图 3 所示电路原理图设计的电路板的顶层 图 2 采用自动布线为图 3 所示电路原理图设计的电路板的底层 图 3a 图 1、图 2、图 4 和图 5 中布线的电路原理图 图 3b 图 1、图 2、图 4 和图 5 中布线的模拟部分电路原理图 有无地平面时的电流回路设计 对于电流回路，需要注意如下基本事项：1.如果使
5、用走线，应将其尽量加粗。PCB 上的接地连接如要考虑走线时，设计应将走线尽量加粗。这是一个好的经验法则，但要知道，接地线的最小宽度是从此点到末端的有效宽度，此处“末端”指距离电源连接端最远的点。2.应避免地环路。3.如果不能采用地平面，应采用星形连接策略(见图 6)。通过这种方法，地电流独立返回电源连接端。图 6 中，注意到并非所有器件都有自己的回路，U1 和U2 是共用回路的。如遵循以下第 4 条和第 5 条准则，是可以这样做的。4.数字电流不应流经模拟器件。数字器件开关时，回路中的数字电流相当大，但只是瞬时的，这种现象是由地线的有效感抗和阻抗引起的。对于地平面或接地走线的感抗部分，计算公式
6、为 V=Ldi/dt，其中 V 是产生的电压，L 是地平面或接地走线的感抗，di 是数字器件的电流变化，dt 是持续时间。对地线阻抗部分的影响，其计算公式为 V=RI,其中，V 是产生的电压，R 是地平面或接地走线的阻抗，I 是由数字器件引起的电流变化。经过模拟器件的地平面或接地走线上的这些电压变化，将改变信号链中信号和地之间的关系(即信号的对地电压)。5.高速电流不应流经低速器件。与上述类似，高速电路的地返回信号也会造成地平面的电压发生变化。此干扰的计算公式和上述相同，对于地平面或接地走线的感抗，V=Ldi/dt；对于地平面或接地走线的阻抗，V=RI。与数字电流一样，高速电路的地平面或接地走
7、线经过模拟器件时，地线上的电压变化会改变信号链中信号和地之间的关系。图 4 采用手工走线为图 3 所示电路原理图设计的电路板的顶层 图 5 采用手工走线为图 3 所示电路原理图设计的电路板的底层 图 6 如果不能采用地平面，可以采用“星形”布线策略来处理电流回路 图 7 分隔开的地平面有时比连续的地平面有效，图 b)接地布线策略比图 a)的接地策略理想 6.不管使用何种技术，接地回路必须设计为最小阻抗和容抗。7.如使用地平面，分隔开地平面可能改善或降低电路性能，因此要谨慎使用。分开模拟和数字地平面的有效方法如图 7 所示。图 7 中，精密模拟电路更靠近接插件，但是与数字网络和电源电路的开关电流
8、隔离开了。这是分隔开接地回路的非常有效的方法，我们在前面讨论的图 4 和图 5 的布线也采用了这种技术 责任编辑责任编辑:siepc 相关文章相关文章 高速高密度PCB设计面临新挑战-08-18 04:24 pm-点击:1189 PCB布线设计(之五)-08-09 11:53 pm-点击:1430 PCB布线设计(之四)-08-09 11:51 pm-点击:1467 PCB布线设计(之三)-08-09 11:49 pm-点击:1581 PCB布线设计(之二)-08-09 11:47 pm-点击:1722 PCB布线设计(之六)-08-09 11:45 pm-点击:1504 PCB电镀楣工艺-05-04 04:07 am-点击:833 发表评论发表评论查看评论查看评论加入收藏加入收藏Email给朋友给朋友打印本文打印本文 如果你想对该文章评分如果你想对该文章评分,请先请先登陆登陆,如果你仍未注册如果你仍未注册,请点击请点击注册链接注册链接注册注册成为本站会员成为本站会员.平均得分平均得分 0,共共 0 人评分人评分 123456789 10 Copyright 2004-2006 深圳跨国电子采购中心 All rights reserved.Powered by:跨国电子采购网