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PCB布局技巧和工艺缺陷处理

发表时间：2022-06-16 09:30:47 人气：2386

PCB（PrintedCircuitBoard），中文名称是印刷电路板，又称印刷电路板，印刷电路板，是重要的电子元件，是电子元件的支撑体，是电子元件电气连接的提供者。因为它是使用电子印刷制成的，所以被称为“印刷”电路板。
随着PCB尺寸要求越来越小，器件密度要求越来越高，PCB设计难度也越来越大。如何实现高PCB走线率和缩短设计时间，笔者在这里讲一下PCB规划、布局和走线的设计技巧。
在开始布线之前，应仔细分析设计并仔细设置工具软件，这将使设计更加合规。

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1 确定PCB的层数
电路板的尺寸和布线层数需要在设计之初就确定。布线层数和叠层方式将直接影响走线的布线和阻抗。电路板的尺寸有助于确定叠层和走线宽度，以实现所需的设计效果。目前多层板的成本差异较小，最好在设计之初使用更多的电路层并均匀分布铜。
2 设计规则和约束
要成功完成布线任务，布线工具需要在正确的规则和约束下工作。对所有有特殊要求的信号线进行分类，每个信号类都应该有一个优先级，优先级越高，规则越严格。与走线宽度、最大过孔数量、平行度、信号线之间的交互以及层限制相关的规则对布线工具的性能有很大影响。
仔细考虑设计要求是成功布线的重要一步。
3 组件布局
在优化装配期间，可制造性设计 (DFM) 规则对组件布局施加约束。如果装配部门允许组件移动，则可以对电路进行适当优化，以便更轻松地进行自动布线。您定义的规则和约束会影响布局设计。自动布线工具一次只考虑一个信号。通过设置走线的约束条件和设置信号线可以走线的层数，就可以按照设计者的设想完成走线工具的布线。
例如，对于电源线的布局：
①在PCB布局中，电源退耦电路应设计在各个相关电路附近，而不是电源部分，否则会影响旁路效果会在电源线与地线上流过脉动电流，造成干扰。
②电路内部的供电方向，宜采用末级到前级供电，该部分电源滤波电容应靠近末级布置；
③对于某些主电流通道，如果在调试和测试过程中要断开或测量电流，布局时应在印制导线上布置电流缺口。
另外，尽可能注意稳压电源在单独的印制板上的布局。当电源与电路共用印制板时，在布局时，应避免稳压电源与电路元件的混合布置或电源与电路合用地线。因为这种布线不仅容易产生干扰，而且在维护时也不能断开负载，只能剪掉部分印制线，从而损坏印制板。
4 扇出设计
在扇出设计阶段，表面贴装器件的每个引脚都应至少有一个过孔，以便电路板可用于层间连接、在线测试和需要更多连接时的电路再加工。
为了让自动布线工具发挥最大的效率，需要尽可能使用最大的过孔尺寸和印刷线，间隔设置为50mil最理想。使用使布线路径数量最大化的过孔类型。经过仔细考虑和预测，电路在线测试的设计可以在设计的早期进行，在生产过程的后期实现。
过孔扇出的类型根据布线路径和电路在线测试确定。电源和接地也会影响布线和扇出设计。
5 关键信号和手动布线处理
手动布线是现在和未来PCB设计中的一个重要过程，手动布线有助于自动布线工具完成布线工作。
通过手动对选定的网络（net）进行布线并固定，可以形成一条可用于自动布线的路径。
首先手动或结合自动布线工具布线关键信号。接线完成后，由相关工程技术人员对这些信号布线进行检查，检查通过时，固定这些线并开始自动布线其余信号。
由于地线中存在阻抗，会给电路带来常见的阻抗干扰。因此，在接线时，不要随意连接任何带有接地符号的点，这样可能会造成有害耦合，影响电路的工作。
在较高频率下，导线的感抗将比导线本身的电阻大几个数量级。这时，即使只有很小的高频电流流过导线，也会产生一定的高频电压降。因此，对于高频电路，PCB布局应尽可能紧凑，走线尽可能短。
印制线之间存在互感和电容。当工作频率较高时，会对其他部分产生干扰，称为寄生耦合干扰。可以采取的抑制方法有：
①尽可能缩短各级之间的信号走线；
②按信号顺序排列各级电路，防止各级信号线相互交叉；
③相邻两块面板的导线应垂直或水平。交叉，不平行；
④信号线在板内平行布置时，应尽量分开一定距离，或用地线和电源线分开，以达到屏蔽的目的。
6 自动布线
关键信号的走线需要考虑在走线的时候控制一些电参数，比如减少分布电感等。在了解了自动走线工具的输入参数以及输入参数对走线的影响之后，自动走线的质量在一定程度上是可以保证的。
自动布线信号时应使用通用规则。通过设置约束和无布线区域来限制给定信号使用的层数和使用的过孔数量，布线工具可以根据工程师的设计思维自动布线。设置约束并应用创建的规则后，自动布线将达到预期的类似结果，并且在部分设计完成后，将其固定，以防止其受到后续布线过程的影响。
走线的数量取决于电路的复杂程度以及定义了多少通用规则。今天的自动路由工具非常强大，通常可以完成布线。但是，当自动布线工具还没有完成所有信号布线时，剩余的信号需要手动布线金属丝。
7 布线布置
一些约束少的信号，走线的长度很长。这时可以先判断哪些布线合理，哪些布线不合理，然后通过人工编辑缩短信号布线长度，减少过孔数量。