支招組件布置：如何設(shè)計出高質(zhì)量的PCB板

1.組件布置

關(guān)于組件布置的要求主要有安裝、受力、受熱、信號、美觀六方面的要求。

1.1.安裝

指在具體的應(yīng)用場合下，為了將電路板順利安裝進(jìn)機箱、外殼、插槽，不致發(fā)生空間干涉、短路等事故，并使指定接插件處于機箱或外殼上的指定位置而提出的一系列基本要求。這里不再贅述。

1.2.受力

電路板應(yīng)能承受安裝和工作中所受的各種外力和震動。為此電路板應(yīng)具有合理的形狀，板上的各種孔(螺釘孔、異型孔)的位置要合理安排。一般孔與板邊距離至少要大于孔的直徑。同時還要注意異型孔造成的板的最薄弱截面也應(yīng)具有足夠的抗彎強度。板上直接"伸"出設(shè)備外殼的接插件尤其要合理固定，保證長期使用的可靠性。

1.3.受熱

對于大功率的、發(fā)熱嚴(yán)重的器件，除保證散熱條件外，還要注意放置在適當(dāng)?shù)奈恢?。尤其在精密的模擬系統(tǒng)中，要格外注意這些器件產(chǎn)生的溫度場對脆弱的前級放大電路的不利影響。一般功率非常大的部分應(yīng)單獨做成一個模塊，并與信號處理電路間采取一定的熱隔離措施。

1.4.信號

信號的干擾PCB版圖設(shè)計中所要考慮的最重要的因素。幾個最基本的方面是：弱信號電路與強信號電路分開甚至隔離;交流部分與直流部分分開;高頻部分與低頻部分分開;注意信號線的走向;地線的布置;適當(dāng)?shù)钠帘?、濾波等措施。這些都是大量的論著反復(fù)強調(diào)過的，這里不再重復(fù)。

1.5.美觀

不僅要考慮組件放置的整齊有序，更要考慮走線的優(yōu)美流暢。由于一般外行人有時更強調(diào)前者，以此來片面評價電路設(shè)計的優(yōu)劣，為了產(chǎn)品的形象，在性能要求不苛刻時要優(yōu)先考慮前者。但是，在高性能的場合，如果不得不采用雙面板，而且電路板也封裝在里面，平時看不見，就應(yīng)該優(yōu)先強調(diào)走線的美觀。下一小節(jié)將會具體討論布線的"美學(xué)"。

2.布線原則

下面詳細(xì)介紹一些文獻(xiàn)中不常見的抗干擾措施?？紤]到實際應(yīng)用中，尤其是產(chǎn)品試制中，仍大量采用雙面板，以下內(nèi)容主要針對雙面板。

2.1.布線"美學(xué)"

轉(zhuǎn)彎時要避免直角，盡量用斜線或圓弧過渡。

走線要整齊有序，分門別類集中排列，不僅可以避免不同性質(zhì)信號的相互干擾，也便于檢查和修改。 對于數(shù)字系統(tǒng)，同一陣營的信號線(如數(shù)據(jù)線、地址線)之間不必?fù)?dān)心干擾的問題，但類似讀、寫、時鐘這樣的控制性信號，就應(yīng)該獨來獨往，最好用地線保護(hù)起來。

大面積鋪地(下面會進(jìn)一步論述)時，地線(其實應(yīng)該是地"面")與信號線間盡量保持合理的相等距離，在防止短路、漏電的前提下盡量靠近。

對于弱電系統(tǒng)，地線與電源線要盡量靠近。

使用表貼組件的系統(tǒng)，信號線盡量全走正面。

2.2.地線布置

文獻(xiàn)中對地線的重要性及布置原則有很多論述，但關(guān)于實際PCB中的地線排布仍然缺乏詳細(xì)準(zhǔn)確的介紹。我的經(jīng)驗是，為了提高系統(tǒng)的可靠性(而不只是做出一個實驗樣機)，對地線無論怎樣強調(diào)都不為過，尤其是在微弱信號處理中。為此，必須不遺余力地貫徹"大面積鋪地"的原則。

鋪地時，一般必須是網(wǎng)格狀地，除非那些被其它線路分割出來的零星地盤。網(wǎng)格狀地的受熱性能和高頻導(dǎo)電性能都要大大優(yōu)于整塊的地線。在雙面板布線中，有時為了走信號線，不得不將地線分割開，這對于保持足夠低的地電阻是極為不利的。為此，必須采用一系列的"小聰明"手段來保證地電流的"通暢"。這些技巧包括：

大量使用表面貼裝組件，省去焊孔所占用的"本來"應(yīng)屬于地線的空間。

充分利用正面空間：在大量使用表面貼裝組件的場合下，設(shè)法使信號線盡量走頂層，將底層"無私"地讓給地線，這其中又涉及到無數(shù)細(xì)碎的小竅門，本人拙作《PCB技巧之一：交換管腳》中就有一招，還有很多類似的法術(shù)，以后會陸續(xù)寫出。

合理安排信號線，將板上的重要地帶，尤其是"腹地"(這里關(guān)系到整個板地線的溝通)"讓"給地線，只要精心設(shè)計，這一點還是能做到的。