PCB布線教程及經(jīng)驗分享

PCB元器件布局完成后，緊接著就要完成PCB的布線了。PCB布線有單面布線，雙面布線和多層布線，布線方式分為自動布線和交互式布線，在自動布線前，我們可用交互式預先對要求比較嚴格的線進行布線。

輸入端與輸出端的邊線應避免相鄰平行，以免產生反射干擾。必要時加地線隔離，相鄰層走線最好相互垂直，平行容易產生寄生耦合。

高亮部分第三層與第四層垂直布線

電源、地線處理

PCB設計中，若電源、地線的考慮不周引起干擾，那么其它線路布得再好，也會使產品的性能下降，有時候甚至會影響產品是否成功。所以對電源線、地線需要認真處理，把它們產生的噪聲干擾降到最低，以保證產品質量。

那么，如何盡量抑制噪聲呢？

1. 在電源、地線之間加上去耦電容。

VCC_IO網(wǎng)絡與地之間加去耦電容

2. 盡量加寬地線，電源線寬度，最好是地線比電源線寬，然后電源線要比信號線寬，它們的線寬關系是地線>電源線>信號線，信號線寬通常為低速板10~12mil，一般高速板5~6.5mil，高速高密度板4~5mil，局部最細可達3.5mil（需要看板廠工藝要求）。

HDMI走線線寬4mil

3. 用大面積鋪銅作為地線用，或者做成多層板子，電源線和地線各占用一層。

數(shù)模混合電路的共地處理

現(xiàn)在許多PCB不再是單一的數(shù)字或模擬電路，而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構成的。因此布線的時候需要考慮它們之間的相互干擾問題，特別是地線上的噪聲干擾。數(shù)字地、模擬地和保護地要分開，并且保持2.5mm間距；數(shù)字地、模擬地保持1mm的間距。

數(shù)字地與模擬地隔離

數(shù)字電路的速率高，模擬電路的敏感度強。對信號線來說，高頻的信號線盡可能遠離敏感的模擬電路器件；對地線來說，整個PCB對外界只有一個節(jié)點，所以必須在PCB內部處理數(shù)、模共地問題。

在板子內部，數(shù)字地和模擬地實際是分開的，他們之間互不相連，只是在PCB于外界連接的接口處，數(shù)字地和模擬地有且只有一點短接。也有PCB上不共地的，這由系統(tǒng)設計決定。

載流設計

PCB上的電源網(wǎng)絡通常需要通過較大的電流，同樣1oz的銅厚，溫升10攝氏度，在理想狀態(tài)下，12mil可以通過1A電流。結合加工誤差和余量考慮，可以按表層20mil可通過1A的電流、內層減半的原則來設計，即內層需要40mil通過1A的電流。

頂層電源網(wǎng)絡走線20mil寬度

同一電源網(wǎng)絡第三層走線50mil寬度

熱焊盤設計

在大面積接地中，常用元器件的引腳與其連接，就電氣性能來說，元器件引腳與銅面全連接為好，但是對器件焊接裝配不利，由于管腳散熱較快，焊接需要大功率的加熱器，且容易造成虛焊。故一般板接地焊盤做成十字花焊盤，進行熱隔離，也叫熱焊盤。

熱焊盤設計

柵格化布線法

布線是依據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)進行的，網(wǎng)格即我們所說的柵格。柵格過密通路雖然有所增加，但是步進太小，圖場數(shù)據(jù)量過大，對存儲要求也高。柵格過疏，通路太少，對布通率的影響極大。所以需要一個梳密合理的網(wǎng)格系統(tǒng)支持布線進行。

標準元器件兩腿之間的距離為0.1英寸（2.54mm），所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎一般定為0.1英寸（2.54mm）或者小于0.1英寸的整數(shù)倍，如0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。

在設計高速板時，通常使用線寬的倍數(shù)來作為網(wǎng)格，如5mil走線，我們可以使用2.5mil、5mil、10mil的網(wǎng)格。

柵格設置

布線檢查

布線完成后，就需要認真檢查布線設計是否符合設計規(guī)則了，可以輔助PCB的DRC設計規(guī)則檢查功能完成，除此之外，一般檢查有以下幾個方面內容：

1. 線與線、線與元器件焊盤、線與貫通孔、元器件焊盤與貫通孔、貫通孔與貫通孔之間距離是否合理，是否滿足生產要求。

2. 電源線和地線寬度是否合適，電源線和地線之間是否緊耦合，在PCB中是否還可以讓地線加寬。

3. 對關鍵信號是否采取了最佳措施，如長度最短、加保護線、輸入線、及輸出線被明顯分開。

4. 阻抗匹配線的寬度，間距，阻抗是否符合設計要求。

HDMI線100歐姆阻抗匹配

5. 模擬地和數(shù)字地是否有獨立的走線。

6. 對一些不理想的線路進行修改。

7. 在PCB上是否加工藝線，阻焊是否符合生產工藝要求，絲印是否壓到器件和焊盤。

8. 多層板的電源地層的外框邊緣是否縮小，如電源層的銅箔露出板外容易造成短路。

地層外框邊緣縮小

電源層外框邊緣縮小