所谓“不以规矩,不能成方圆”,PCB Layout设计同样也是如此。工程师在进行PCB Layout设计时,有些规则是必须要遵循的。
PCB layout设计规则:
一、总体布局原则
1、重要性优先:重要的单元电路、核心元器件应当优先布局。
2、参考原理图:根据单板的主信号流向规律安排主要元器件。
3、均匀分布与重心平衡:元器件应均匀分布,确保重心平衡,同时版面要美观。
二、电路隔离与分区
1、强弱电流、大小电压、高低频率隔离:将强弱电流、大小电压、高低频率的电路分开,避免相互干扰。分界标准通常为相差一个数量级,隔离方法可采用空间远离或地线隔开。
2、数字与模拟电路分离:模拟和数字电路应分别拥有自己的电源和地线通路。在可能的情况下,应加宽这两部分电路的电源与地线或采用分开的电源层与接地层。多层印制板设计时,应将数字电路和模拟电路分开。若需安排在同层,应采用开沟、加接地线条等方法进行隔离。
3、高速、中速、低速电路分区:高速、中速和低速数字电路混用时,应在印制板上分配不同的布局区域,以减少相互干扰。
三、关键元器件布局
1、晶振布局:晶振应尽量靠近IC,并且布线要粗,以减少噪声干扰和信号损失。晶振外壳应接地,以提高稳定性。
2、时钟电路布局:时钟电路是主要的干扰源,应单独安排,远离敏感电路。时钟布线经过连接器输出时,连接器上的插针周围应布满接地插针,以减少电磁辐射和干扰。
四、布线规则
1、走线要求:关键信号线要最短,高电压、大电流信号与低电压、小电流的弱信号要完全分开。模拟信号与数字信号、高频信号与低频信号也要分开。
2、地线回路:信号与其回路构成的环面积要尽可能小,以减小对外的辐射和接收外界的干扰。
3、串扰控制:加大平行布线的间距,遵循3W原则,并减小布线层与地平面的距离,以降低串扰。
4、屏蔽保护:对一些重要信号,如时钟信号、同步信号,应采用同轴电缆屏蔽结构设计,即将所布的线上下左右用地线隔离。
5、走线方向:相邻层的走线方向应成正交结构,以减少不必要的层间串扰。
6、阻抗匹配:同一网络的布线宽度应保持一致,以避免线宽变化造成的线路特性阻抗不均匀。
五、其他注意事项
1、发热元件布局:发热元件应均匀分布,以利于散热。温度敏感器件应远离发热量大的元器件。
2、元器件排列:元器件的排列要便于调试和维修。小元件周围不能放大元件,需调试的元器件周围要有足够的空间。
3、元件间距:同类型插装元器件在X方向或Y方向上应朝一个方向放置。贴片元件焊盘外侧与相邻插装元件的外侧距离要大于2mm,其他贴片元件相互间的距离要大于0.7mm。
4、去耦电容布局:去耦电容要尽量靠近IC的电源管脚,并使之与电源和地之间形成的回路最短。
5、电源与地层完整性:对于导通孔密集的区域,要避免孔在电源和地层的挖空区域相互连接,以维护平面层的完整性。
6、倒角规则:PCB设计中应避免产生锐角和直角,以减少不必要的辐射并改善工艺性能。所有线与线的夹角应大于135度。
综上所述,PCB Layout设计规则涉及多个方面,需要综合考虑电路性能、可靠性和可制造性等因素,遵循PCB Layout设计这些规则可以确保电路板的质量和稳定性。