《PCB布线与布局》PPT课件

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PCB布线
1、布线优先次序
关键信号线优先：模拟小信号、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。 从单板连线最密集的区域开始布线
注意点： a、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 b、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 c、有阻抗控制要求的网络应尽量按线长线宽要求布线
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心元器件应当优先布局。
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2. 布局中应参考原理框图，根据单板的主信号流向规律安排主要元
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器件。
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3. 元器件的排列要便于调试和维修，亦即小元件周围不能放置大元件、
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需调试的元、器件周围要有足够的空间。
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4. 相同结构电路部分，尽可能采用“对称式”标准布局。
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l 5. 按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局；
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注意点: n 成对出现的差分信号线，一般平行走线，尽量少打过孔，必须打孔时，应两
线一同打孔，以做到阻抗匹配。 n 相同属性的一组总线，应尽量并排走线，做到尽量等长。
n 从贴片焊盘引出的过孔尽量离焊盘远些。
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十一条常用规则
走线的方向控制规则：
即相邻层的走线方向成正交结构。避免将不同的信号线在相邻层 走成同一方向，以减少不必要的层间窜扰；当由于板结构限制（如某 些背板）难以避免出现该情况，特别是信号速率较高时，应考虑用地 平面隔离各布线层，用地信号线隔离各信号线。
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
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、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，那么直角走线究竟会对信号传输产生多大的影响呢？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。
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走线的开环检查规则：
l 一般不允许出现一端浮空的布线（Dangling Line)
主要内容：
元器件布局
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1、布局的一般步骤
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2、元器件布局的10条规则
PCB 布线
1、布线优先次序 2、四种具体走线方式 3、十一条常用规则
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元器件布局
1、布局的一般步骤：
读电路
把电路按功能分模块、 弄清信号流向等
机械结构
物理形状、大小，固定点等
按布局规则布局
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2、元器件布局的10条规
则
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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
l 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
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分立元件也要力争在X或Y方向上保持一致，便于生产和检验。
l 7. 发热元件要一般应均匀分布，以利于单板和整机的散热，除温度检测元件
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以外的温度敏感器件应远离发热量大的元器件。
l 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; l 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 l 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 l 隔要充分．
直角走线的对信号的影响就是主要体现在三个方面： l 一是拐角可以等效为传输线上的容性负载，减缓上升时间； l 二是阻抗不连续会造成信号的反射； l 三是直角尖端产生的EMI。
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、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.定义:通俗地说，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“0”还是“1”。而承载差 分信号的那一对走线就称为差分走线。
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、蛇形线:
• 蛇形线是Layout中经常使用的一类走线方式。其主要目的就是为了调 节延时，满足系统时序设计要求。设计者首先要有这样的认识：蛇形线 会破坏信号质量，改变传输延时，布线时要尽量避免使用。但实际设计 中，为了保证信号有足够的保持时间，或者减小同组信号之间的时间偏 移，往往不得不故意进行绕线。
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对于PCB工程师来说，最关注的还是如何确保在实际走线中能完全发 挥差分走线的这些优势。也许只要是接触过Layout的人都会了解差分走 线的一般要求，那就是“等长、等距”。
等长是为了保证两个差分信号时刻保持相反极性，减少共模分量； 等距则主要是为了保证两者差分阻抗一致，减少反射。“尽量靠近原则 ”有时候也是差分走线的要求之一。
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2、四种具体走线方式
、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。
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：
l a.抗干扰能力强，因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪声干扰时，几乎是 同时被耦合到两条线上，而接收端关心的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可以 被完全抵消。
l b.能有效抑制EMI，同样的道理，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可 以相互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少。
l c.时序定位精确，由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，而不像普通单端信 号依靠高低两个阈值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时序上的误差，同 时也更适合于低幅度信号的电路。目前流行的LVDS（low voltage differential signaling）就是指这种小振幅差分信号技术。
Байду номын сангаас
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l 9、去藕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 l 成的回路最短。
l 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
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于将来的电源分隔。
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PCB 布局对于电信号的考虑 对于一个设计者在考虑PCB 元件的分布时要考虑如下图的问题。
A． 高速的元件（和外界接口的）应尽量靠近连接器。 B． 数字电路与模拟电路应尽量分开，最好是用地隔开。