PCB布线需要遵循的一些基本规则

传感器技术 2020-06-07
布线是PCB设计的重要组成部分,也是整个PCB设计中工作量最大和最耗时间的部分,工程师在进行PCB布线工作时,需要遵循一些基本的规则,如倒角规则、3W规则等。



地线回路规则


环路最小规则,即信号线与其回路构成的环面积要尽可能小,环面积越小,对外的辐射越少,接收外界的干扰也越小。

针对这一规则,在地平面分割时,要考虑到地平面与重要信号走线的分布,防止由于地平面开槽等带来的问题;

在双层板设计中,在为电源留下足够空间的情况下,应该将留下的部分用参考地填充,且增加一些必要的地过空孔,将双面地信号有效连接起来,对一些关键信号尽量采用地线隔离,对一些频率较高的设计,需特别考虑其地平面信号回路问题,建议采用多层板为宜。


屏蔽保护规则


对应地线回路规则,实际上也是为了尽量减小信号的回路面积,多见于一些比较重要的信号,如时钟信号,同步信号;

对一些特别重要,频率特别高的信号,应该考虑采用铜轴电缆屏蔽结构设计,即将所布的线上下左右用地线隔离,而且还要考虑好如何有效的让屏蔽地与实际地平面有效结合。


串扰控制规则

串扰(CrossTalk)是指PCB上不同网络之间因较长的平行布线引起的相互干扰,主要是由于平行线间的分布电容和分布电感的作用。克服串扰的主要措施是:
  • 加大平行布线的间距,遵循3W规则;
  • 在平行线间插入接地的隔离线;
  • 减小布线层与地平面的距离。


3W规则


为了减少线间串扰,应保证线间距足够大,当线中心间距不少于3倍线宽时,则可保持70%的电场不互相干扰,称为3W规则。如要达到98%的电场不互相干扰,可使用10W的间距。


走线的方向控制规则


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。


走线的开环检查规则

一般不允许出现一端浮空的布线(Dangling Line),主要是为了避免产生"天线效应", 减少不必要的干扰辐射和接受,否则可能带来不可预知的结果。


走线闭环检查规则

防止信号线在不同层间形成自环。在多层板设计中容易发生此类问题,自环将引起辐射干扰。


倒角规则

PCB设计中应避免产生锐角和直角,产生不必要的辐射,同时工艺性能也不好。


器件去藕规则

在印制版上增加必要的去藕电容,滤除电源上的干扰信号,使电源信号稳定。推荐电源经过滤波电容后连到电源管脚上。


电源地平面完整性规则

对于导通孔密集的区域,要注意避免孔在电源和地层的挖空区域相互连接,形成对平面层的分割,从而破坏平面层的完整性,并进而导致信号线在地层的回路面积增大。为避免破坏平面层,做Fanout时过孔间距至少保证能走一根信号线。


电源地平面层重叠规则

不同电源层在空间上要避免重叠。主要是为了减少不同电源之间的干扰,特别是一些电压相差很大的电源之间,电源平面的重叠问题一定要设法避免,难以避免时可考虑中间隔地层。


20H规则

由于电源层与地层之间的电场是变化的,在板的边缘会向外辐射电磁干扰。称为边沿效应。

解决的办法是将电源层内缩,使得电场只在接地层的范围内传导。以一个H(电源和 地之间的介质厚度)为单位,若内缩20H则可以将70%的电场限制在接地层边沿内;内缩100H 则可以将98%的电场限制在内。

来源:快点儿PCB学院



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