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PCB设计中元器件布线的原则有哪些?

2023-2-14 17:32| 查看: 55| 评论: 0

摘要: (1)元器件印制走线的间距的设置原则。不同网络之间的间距约束是由电气绝缘、制作工艺和元件大小等因素决定的。例如一个芯片元件的引脚间距是8mil,则该芯片的【Clearance Constraint】就不能设置为10mil,设计人员 ...
(1)元器件印制走线的间距的设置原则。不同网络之间的间距约束是由电气绝缘、制作工艺和元件大小等因素决定的。例如一个芯片元件的引脚间距是8mil,则该芯片的【Clearance Constraint】就不能设置为10mil,设计人员需要给该芯片单独设置一个6mil的设计规则。同时,间距的设置还要考虑到生产厂家的生产能力。

另外,影响元器件的一个重要因素是电气绝缘,如果两个元器件或网络的电位差较大,就需要考虑电气绝缘问题。一般环境中的间隙安全电压为200V/mm,也就是5.08V/mil。所以当同一块电路板上既有高压电路又有低压电路时,就需要特别注意足够的安全间距。   N8 w1 s6 \- z7 t% k- z. t3 O

(2)线路拐角走线形式的选择。为了让电路板便于制造和美观,在设计时需要设置线路的拐角模式,可以选择45°、90°和圆弧。一般不采用尖锐的拐角,最好采用圆弧过渡或45°过渡,避免采用90°或者更加尖锐的拐角过渡。
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导线和焊盘之间的连接处也要尽量圆滑,避免出现小的尖脚,可以采用补泪滴的方法来解决。当焊盘之间的中心距离小于一个焊盘的外径D时,导线的宽度可以和焊盘的直径相同;如果焊盘之间的中心距大于D,则导线的宽度就不宜大于焊盘的直径。

导线通过两个焊盘之间而不与其连通的时候,应该与它们保持最大且相等的间距,同样导线和导线之间的间距也应该均匀相等并保持最大。
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(3)印制走线宽度的确定方法。走线宽度是由导线流过的电流等级和抗干扰等因素决定的,流过电流越大,则走线应该越宽。一般电源线就应该比信号线宽。为了保证地电位的稳定(受地电流大小变化影响小),地线也应该较宽。实验证明:当印制导线的铜膜厚度 & ~+ n3 V/ v6 b& B) O% f; W$ F" p' R
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为0.05mm时,印制导线的载流量可以按照20A/mm2进行计算,即0.05mm厚,1mm宽的导线可以流过1A的电流。所以对于一般的信号线来说10~30mil的宽度就可以满足要求了;高电压,大电流的信号线线宽大于等于40mil,线间间距大于30mil。为了保证导线的抗剥离强度和工作可靠性,在板面积和密度允许的范围内,应该采用尽可能宽的导线来降低线路阻抗,提高抗干扰性能。
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对于电源线和地线的宽度,为了保证波形的稳定,在电路板布线空间允许的情况下,尽量加粗,一般情况下至少需要50mil。
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(4)印制导线的抗干扰和电磁屏蔽。导线上的干扰主要有导线之间引入的干扰、电源线引入的干扰和信号线之间的串扰等,合理安排和布置走线及接地方式可以有效减少干扰源,使设计出的电路板具备更好的电磁兼容性能。 7 X- R: ^9 m/ ~7 g2 P% E

对于高频或者其他一些重要的信号线,例如时钟信号线,一方面其走线要尽量宽,另一方面可以采取包地的形式使其与周围的信号线隔离起来(就是用一条封闭的地线将信号线“包裹”起来,相当于加一层接地屏蔽层)。 & K. f# y! \9 v$ I
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对于模拟地和数字地要分开布线,不能混用。如果需要最后将模拟地和数字地统一为一个电位,则通常应该采用一点接地的方式,也就是只选取一点将模拟地和数字地连接起来,防止构成地线环路,造成地电位偏移。

完成布线后,应在顶层和底层没有铺设导线的地方敷以大面积的接地铜膜,也称为敷铜,用以有效减小地线阻抗,从而削弱地线中的高频信号,同时大面积的接地可以对电磁干扰起抑制作用。 + V  s, J& q* _( d5 X9 H
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电路板中的一个过孔会带来大约10pF的寄生电容,对于高速电路来说尤其有害;同时,过多的过孔也会降低电路板的机械强度。所以在布线时,应尽可能减少过孔的数量。另外,在使用穿透式的过孔(通孔)时,通常使用焊盘来代替。这是因为在电路板制作时,有可能因为加工的原因导致某些穿透式的过孔(通孔)没有被打穿,而焊盘在加工时肯定能够被打穿,这也相当于给制作带来了方便。

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