PCB走线資料.docx

高速PCB走线的3W原则PCB走线之问会产生串扰现象，这种串扰不仅仅会在时钟和其周围信号之间产生，也会发生在其他关键信号上，如数据、地址、控制和输入/输出信号线等，都会受到串扰和耦合影响。为了解决这些信号的串扰问题，布线应遵循3W原则。3W原则就是让所有的信号走线的间隔距离满足：走线边沿之间的距离应该大于或等于2倍的走线宽度，即两条走线中心之间的距离应该大于或等于走线宽度的3倍。对于靠近PCB边缘的走线，PCB边缘到走线边缘的距离应该大于3倍的走线宽度。如果走线之间有过孔，那么走线间距应大于或等于走线宽度的3倍，如图所示。图 走线的3W原则高速PCB布线差分对走线为了避免不理想返回路径的影响，可以采用差分对走线。为了获得较好的信号完整性，可以选用差分对来对高速信号进行走线，如图1所示，LVDS电平的传输就采用差分传输线的方式。图1 差分对走线实例差分信号传输有很多优点，如： 输出驱动总的dI/dr会大幅降低，从而减小了轨道塌陷和潜在的电磁干扰； 与单端放大器相比，接收器中的差分放大器有更高的增益； 差分信号在一对紧耦合差分对中传输时，在返回路径中对付串扰和突变的鲁棒性更好； 因为每个信号都有自己的返回路径，所以差分新信号通过接插件或封装时，不易受到开关噪声的干扰；但是差分信号也有其缺点：首先是会产生潜在的EMI，如果不对差分信号进行恰当的平衡或滤波，或者存在任何共模信号，就可能会产生EMI问题；其次是和单端信号相比，传输差分信号需要双倍的信号线。如图2所示为差分对走线在PCB上的横截面。D为两个差分对之间的距离；s为差分对两根信号线间的距离；W为差分对走线的宽度；Ff为介质厚度。使用差分对走线时，要遵循以下原则： 保持差分对的两信号走线之间的距离S在整个走线上为常数； 确保D25，以最小化两个差分对信号之间的串扰； 使差分对的两信号走线之间的距离S满足：S3H，以便使元件的反射阻抗最小化； 将两差分信号线的长度保持相等，以消除信号的相位差； 避免在差分对上使用多个过孔，过孔会产生阻抗不匹配和电感。图2 PCB上的差分对走线以前，只有不到50的电路板采用可控阻抗互连线，而现在这一比例已超过90。如今有不到50的电路板使用了差分对，相信在不久的将来，随着对差分对原理和设计规则的了解加深，将会有超过90的电路板使用它 高速PCB布线拐角走线当走线出现直角拐角时，在拐角处会产生额外的寄生电容和寄生电感，如图1所示，这种不连续性会造成反射。在走线确实需要直角拐角的情况下，可以采取两种改进方法，一种是将90拐角变成两个45拐角；另一种方法是用圆角，如图2所示。圆角方式是最好的，45拐角可以用到10 GHz频率上。值得注意的是，对于45拐角走线，拐角长度最好满足：L31W。 图1 直角拐角的高频等效电路 图2 拐角走线的处理高速PCB过孔的使用 过孔设计是由孔及孔周围的焊盘区和内层电气隔离区组成，如图1所示。过孔的寄生电感、寄生电容等会影响通过过孔的高速信号，过孔的尺寸和与之相连接的焊盘对过孔的属性具有直接的影响。1.寄生电容过孔本身存在着对地或电源的寄生电容，如果已知过孔在内层上的隔离孔直径为D2；过孔焊盘的直径为D1；PCB的厚度为T；板基材的相对介电常数为；则过孔的寄生电容大小近似为过孔的寄生电容延了电路中信号的上升时问，降低了电路的速度。如果一块厚度为25mil的PCB，使用内径为10mil，焊盘直径为20mil的过孔，内层电气间隙宽度为32mil时，可以通过上面的公式近似算出过孔的寄生电容大致为0.259 pF。如果走线的特性阻抗为30,则该寄生电容引起的信号上升时间延长量为式中的系数1/2是因为过孔在走线的中途。从这些数值可以看出，尽管单个过孔的寄生电容引起的上升沿变缓的效用不是很明显，但是如果走线中多次使用过孔进行层间的切换，设计者还是要慎重考虑的。图 过孔的结构2寄生电感过孔还具有与其高度和直径直接相关的串联寄生电感。若九是过孔的高度；d是中心钻孔的直径；则过孔的寄生电感L近似为在高速数字电路的设计中，寄生电感带来的危害超过寄生电容的影响。过孔的寄生串联电感会削弱旁路电容在电源或地平面滤除噪声的作用，减弱整个电源系统的滤波效用c因此旁路和去耦电容的过孔应该尽可能短，以使其电感值最小。通过上面对过孔寄生特性的分析，为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响，在进行高速PCB设计时应尽量做到： 尽量减少过孔，尤其是时钟信号走线； 使用较薄的PCB有利于减小过孔的两种寄生参数； 过孔阻抗应该尽可能与其连接的走线的阻抗相匹配，以便减小信号的反射； 选择合理的过孔尺寸。对于多层、密度一般的PCB，选用0.25 mm/0.51 mm/091 mm（钻孔直径/焊盘直径/内层隔离区直径）的过孔较好；对于一些高密度的PCB可以使用0.20 mm/0.46 mm/0.86 mm的过孔，也可以尝试非穿导孔；对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸，以减小阻抗； 内层电气隔离区越大越好，考虑PCB上的过孔密度，一般使其满足D2Dg+041 mm； 电源和“地”的引脚要就近放置过孔，过孔和引脚之间的引线越短越好，因为它们会导致电感的增加。同时电源和地的引线要尽可能粗，以减少阻抗； 在信号换层的过孔附近放置一些接地过孔，以便为信号提供短距离回路。在设计时要从成本和信号质量两方面综合考虑，在高速PCB设计时，都希望过孔越小越好，这样板上就留有更多的布线空间，此外，过孔越小，寄生电容也越小，更适合用于高速电路。因此，在高速PCB的过孔设计时应给于均衡考虑。pcb布线有哪些技巧1、输入与输出分开走当输入是一个小信号，而输出是一个被放大了的比较强的功率信号，布板时应避免输入信号与输出信号走的太近，万不得已时，小信号与功率信号也不能平行走线2、信号与电源分开走在系统工作的时候，电源的成分并不纯净，为防止引起干扰，信号线应避免与电源的正极平行走线，尤其是以开关电源供电的高频电路3、，高频与低频分开走这个不用解释，高频信号辐射也能引起低频部分的稳定和噪声上面说的都是些比较空洞的，下面来点实际的4、预留足够的线径与安全间距现在的PCB制造技术越来越精密了，但我们也不能走极限，虽然现在很多厂家的线径都能做到0.15mm，间距0.15mm，在实际的产品设计时，如果电路不是需要特别小，我们还是至少大于0.2mm为妥当，这样可以提高PCB制作的可靠性，免得出现PCB短路和断路的现象5、过孔等于大于0.4mm，太小了PCB加工的时候不方便，太小的孔容易断钻头，插件元器件的焊盘孔径要大于引脚0.2mm以上，尤其是双面板的金属化孔，元器件引脚的直径是0.5，搞个焊盘的孔也是0.5，金属化孔后就会小于引脚的直径6、走线的时候避免走90度直角，高频信号中严禁避免，防止信号线变天线往外辐射，走斜线还可以缩短走线距离7、常规情况下，电路板的电流密度按1mm1A来估算，并尽量露锡，增加散热和导电面积8、频率比较高的信号和电流比较大的走线需要加粗，比如数字电路中的时钟线，还有系统中的电源线，一般要求电源大于信号线1.5倍以上，地线要等于大于电源线，电源线和地线尽可能的短、粗8、一个系统中有小信号，也有比较强的信号，一般要求电源先给强信号供电，比如电路中的功放级，后给小信号供电，比如小信号的前置放大级，当系统中有高频电路和低频电路的时候，需要各自单独供电，地线也要单独分开走9、低频的电路中，小信号与功率信号的地线尽量分开走，到电源输出端处汇合，也就是我们常说的一点接地，避免大面积铺地，高频电路中要尽量就近接地，最好是大面积铺地，以防止高频信号的肌肤效应造成地之间的电位差引起的系统不稳定10、贴片元件下面避免走线，这样不安全，也会有可能造成干扰，尤其是在晶振、电感、变压器等元器件下面绝对避免走信号线，最好也是离的远远的PCB布局设计技巧及注意事项时间：2012-05-11 09:58:54 来源： 作者：PCB布局设计中格点的设置技巧设计在不同阶段需要进行不同的各点设置，在布局阶段可以采用大格点进行器件布局；对于IC、非定位接插件等大器件，可以选用50100mil的格点精度进行布局，而对于电阻电容和电感等无源小器件，可采用25mil的格点进行布局。大格点的精度有利于器件的对齐和布局的美观。PCB布局规则：1、在通常情况下，所有的元件均应布置在电路板的同一面上，只有顶层元件过密时，才能将一些高度有限并且发热量小的器件，如贴片电阻、贴片电容、贴片IC等放在低层。2、在保证电气性能的前提下，元件应放置在栅格上且相互平行或垂直排列，以求整齐、美观，在一般情况下不允许元件重叠；元件排列要紧凑，元件在整个版面上应分布均匀、疏密一致。3、电路板上不同组件相临焊盘图形之间的最小间距应在1MM以上。4、离电路板边缘一般不小于2MM.电路板的最佳形状为矩形，长宽比为3:2或4:3.电路板面尺大于200MM乘150MM时，应考虑电路板所能承受的机械强度。PCB布局技巧：在PCB的布局设计中要分析电路板的单元，依据起功能进行布局设计，对电路的全部元器件进行布局时，要符合以下原则：1、按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。2、以每个功能单元的核心元器件为中心，围绕他来进行布局。元器件应均匀、整体、紧凑的排列在PCB上，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。3、在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件并行排列，这样不但美观，而且装旱容易，易于批量生产。特殊元器件与布局设计在PCB中，特殊的元器件是指高频部分的关键元器件、电路中的核心元器件、易受干扰的元器件、带高压的元器件、发热量大的元器件，以及一些异性元器件，这些特殊元器件的位置需要仔细分析，做带布局合乎电路功能的要求及生产的需求。不恰当的放置他们可能产生电路兼容问题、信号完整性问题，从而导致PCB设计的失败。在设计中如何放置特殊元器件时首先考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印刷线条长，阻抗增加，抗燥能力下降，成本也增加；过小时，散热不好，且临近线条容易受干扰。在确定PCB的尺寸后，在确定特殊元件的摆方位置。最后，根据功能单元，对电路的全部元器件进行布局。特殊元器件的位置在布局时一般要遵守以下原则：1、尽可能缩短高频元器件之间的连接，设法减少他们的分布参数及和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互离的太近，输入和输出应尽量远离。2一些元器件或导线有可能有较高的电位差，应加大他们的距离，以免放电引起意外短路。高电压的元器件应尽量放在手触及不到的地方。3、重量超过15G的元器件，可用支架加以固定，然后焊接。那些又重又热的元器件，不应放到电路板上，应放到主机箱的底版上，且考虑散热问题。热敏元器件应远离发热元器件。4、对与电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元器件的布局应考虑整块扳子的结构要求，一些经常用到的开关，在结构允许的情况下，应放置到手容易接触到的地方。元器件的布局到均衡，疏密有度，不能头重脚轻。一个产品的成功，一是要注重内在质量。而是要兼顾整体的美观，两者都比较完美的扳子，才能成为成功的产品。元器件的放置一般顺序：1、放置与结构有紧