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PCB設(shè)計中如何進行高速信號的布局與走線?
今天給各位分享PCB設(shè)計中如何進行高速信號的布局與走線?的知識,其中也會對如何規(guī)劃好PCB設(shè)計布線層數(shù)進行解釋,如果能碰巧解決你現(xiàn)在面臨的問題,別忘了關(guān)注本站,現(xiàn)在開始吧!
PCB布局和布線時候一般要考慮哪些規(guī)則
對于初畫PCB的人來說,當把原理圖中封裝信息導入到PCB,看到密密麻麻那么多線,縱橫交錯,感覺就無從下手;所以為了幫助初學者快速入門,現(xiàn)在我就從布局和布線兩個方面做一個簡單說明!
一布局
1一般布局PCB,我們會遵循“先大后小,先難后易”的布置原則,也就是說我們一般先去布局重要單元電路,以及核心器件,比如MCU最小系統(tǒng)、高頻高速模塊電路,這些都可以理解為重要單元電路;
2布局中需要參考原理圖框圖,可以先把原理圖中各個單元電路先布局好,到時候整體在進行拼湊,當然拼抽的時候,要考慮電路信號的主提走向;
3布局應(yīng)盡量滿足以下要求:總的連線盡可能短,關(guān)鍵信號線最短;高電壓、大電流信號與小電流,低電壓的弱信號完全分開;模擬信號與數(shù)字信號分開;高頻信號與低頻信號分開;高頻元器件的間隔要充分。
4去耦電容的布局要盡可能靠近IC的電源管腳,并且保證電源與地之間形成的回路最短,當然為了達到去耦最佳效果,電源與地需經(jīng)過去耦電容兩端,然后再連接到IC電源和地兩端;
5對于一些需要過靜電測試的產(chǎn)品,其器件放置盡量離板邊緣距離大于3.5mm;如果板子空間有限,可以在離板邊緣大于0.45mm出打過孔到地;
6在完成板子性能的基礎(chǔ)下,布局中就需要考慮美觀,對于相同結(jié)構(gòu)的電路部分,盡可能采用"對稱式“布局,總體布局可以按照”均勻分布,重心平衡,版面美觀“的標準;
7對于發(fā)熱器件,比如MOS管,可以采取加散熱片的形式,給予散熱;
二布線
1地走線線徑>電源走線線徑>信號走線線徑,對于1盎司銅厚的板子,我們會預(yù)計1mm走線寬度能走1A電流
2對于信號線走線,我們一般會優(yōu)先走模擬小信號、高速信號、高頻信號、時鐘信號;其次再走數(shù)字信號;
3晶振周圍盡量禁空,尤其其底部禁止走線;且應(yīng)遠離板上的電源部分,以防止電源和時鐘相互干擾;
4避免直角走線、銳角走線,因為直角、銳角走線會使得傳輸線的線寬產(chǎn)生變化,造成其阻抗的不連續(xù)。如果進行直角走線其拐角可以等效為傳輸線上的容性負載,減緩上升時間,在高速、高頻中就變得尤為明顯,而且其造成的阻抗不連續(xù),還會增加信號的反射;其直角尖端還為產(chǎn)生EMI;
5對于模擬信號和數(shù)字信號應(yīng)盡量分塊布線,不宜交叉或混在一起,對于其模擬地和數(shù)字地也應(yīng)用磁珠或者0R電阻進行隔離;
6地線回路環(huán)路保持最小,即信號線與其回路構(gòu)成的環(huán)面積要盡可能小,環(huán)面積越小,對外的輻射越少,接收外界的干擾也越小。對于top層和bottom層敷地的時候,需要仔細查看,有些信號地是否被信號線分割,造成地回路過遠,此時應(yīng)該在分割處打過孔,保證其地回路盡可能??;
7為了減少線間串擾,應(yīng)保證線間距足夠大,當線中心間距不少于3倍線寬時,則可保持70%的電場不互相干擾,稱為3W規(guī)則。如要達到98%的電場不互相干擾,可使用10W的間距;
8信號線的長度避免為所關(guān)心頻率的四分之一波長的整數(shù)倍,否則此信號線會產(chǎn)生諧振,諧振時信號線會產(chǎn)生較強的輻射干擾;
9信號走線禁止走成環(huán)形,其環(huán)形容易形成環(huán)形天線,產(chǎn)生較強的輻射干擾;
10對于天線ANT端走線應(yīng)盡量短而直,其阻抗也應(yīng)通過si9000去計算,保證其線阻為50歐姆(一般天線端口走線為50歐姆);
11敷銅時,對其焊盤引腳應(yīng)采用十字焊盤,不宜采用實心焊盤敷銅,這樣在生產(chǎn)時候,器件容易立碑;
PCB的線路怎么看
PCB的線路可以通過以下幾種方式進行觀察:
1.使用顯微鏡或放大鏡:將PCB放在顯微鏡或放大鏡下,可以更清晰地看到線路的細節(jié)和連接情況。
2.使用萬用表:通過測量PCB上的電阻、電容、電流等參數(shù),可以判斷線路的正常工作狀態(tài)。
3.使用示波器:將示波器連接到PCB上,可以觀察到信號的波形和頻率,從而判斷線路的正確性。
4.使用邏輯分析儀:將邏輯分析儀連接到PCB上,可以分析電路中的邏輯關(guān)系和時序,從而判斷線路的正確性。
5.使用軟件仿真:使用電路仿真軟件對PCB進行仿真,可以預(yù)測電路的行為和性能,從而判斷線路的正確性。
如何規(guī)劃好PCB設(shè)計布線層數(shù)
先看層數(shù)規(guī)劃的要點
1、信號層數(shù)的規(guī)劃;
2、電源、地層數(shù)的規(guī)劃。
一、信號層數(shù)規(guī)劃方法
要規(guī)劃好信號層的層數(shù),主要是計算好各個主要部分
的布線通道。
那么具體的方法有幾點?讓我們?yōu)榱艘黄饋砜纯矗瑸榱薓oney前進吧!
1、首先評估主要IC部分的出線通道,比如針對有BGA
器件的設(shè)計項目,考慮BGA的深度和BGA的PIN間距,去
規(guī)劃出線層數(shù),一般1.0mm焊盤間距及1.0mm以上間距
的,一般過孔間可以過2根線,0.8mm焊盤間距及以下的一
般BGA過孔間只能過一根線。比如有連接器,需要考慮連
接器的深度,需要考慮其2個管腳間的過線數(shù)來評估出線
層數(shù)。
2、評估好板子上的高速信號布線通道,一般PCB設(shè)計
時,高速信號線寬線距有嚴格的要求,限制條件較多,要
考慮跨分割、STUB線長度、線間距等內(nèi)容,計算好高速
信號區(qū)域需要的通道數(shù)和需要的布線層數(shù)。
3、評估瓶頸區(qū)域布線通道,在基本布局處理好之后,
對于比較狹窄的瓶頸區(qū)域需要重點關(guān)注。綜合考慮差分
線、敏感信號線、特殊信號拓撲等情況來具體計算瓶頸區(qū)
域最多能出多少線,多少層才能讓需要的所有線通過這個
區(qū)域。
二、電源、地層數(shù)的規(guī)劃
電源的層數(shù)主要由電源的種類數(shù)目、分布情況、載流
能力、單板的性能指標以及單板的成本決定。電源平面層
數(shù)評估一般考慮電源互不交錯、相鄰層重要信號不跨分
割。
地的層數(shù)設(shè)置則需要注意以下幾點:主要器件面對應(yīng)
的第二層要有比較完整的地平面;高速、高頻、時鐘等重
要信號要參考地平面;主要電源和地平面緊耦合,降低電
源平面阻抗等等。
人們經(jīng)常說:學理走天下呢,你們還得感謝我們?yōu)檫@個國家?guī)淼慕ㄔO(shè)呢!累了就吃吃東西獎勵這么努力的自己,還是不能虧待自己滴~
綜合考慮了信號層數(shù)以及電源、地層數(shù)的兩點,基本上不會出現(xiàn)有部分線走不通,臨時加層,然后大規(guī)模修
改,浪費時間成本的情況發(fā)生。
proteus如何pcb自動布線
Proteus是一款電子設(shè)計自動化軟件,可以用于電路仿真和PCB設(shè)計。在Proteus中,可以使用自動布線工具來幫助完成PCB的布線。以下是使用Proteus進行PCB自動布線的基本步驟:
1.打開Proteus并進入PCB編輯模式。
2.在PCB編輯模式下,導入你的電路設(shè)計或通過繪制組件和連線創(chuàng)建電路。
3.確保所有電路元件都已正確放置在PCB布局中,沒有重疊或碰撞。
4.選擇"Tools"菜單下的"Auto-Route"選項,以啟動自動布線工具。
5.在自動布線對話框中,你可以設(shè)置布線的參數(shù)和約束,如最小間距、層次、信號優(yōu)先級等。根據(jù)你的需求進行適當?shù)恼{(diào)整和設(shè)置。
6.點擊"Route"按鈕開始執(zhí)行自動布線。
7.Proteus會根據(jù)你所設(shè)置的參數(shù),嘗試自動連接電路元件之間的連線,并進行布線。這個過程可能需要一段時間,取決于電路的復雜程度和元件之間的連接關(guān)系。
8.布線完成后,你可以通過查看PCB布局來評估結(jié)果。如果需要,可以對布線結(jié)果進行手動調(diào)整和修復。
需要注意的是,雖然Proteus的自動布線工具可以幫助減少手動布線的工作量,但布線質(zhì)量和效果往往取決于電路的復雜性和設(shè)計的要求。對于復雜的電路設(shè)計,可能需要進行手動布線以達到更好的性能和可靠性。
此外,為了取得最好的布線結(jié)果,建議在進行自動布線之前進行良好的電路規(guī)劃和組件布局,確保電路元件之間的距離、信號路徑等因素符合設(shè)計要求。
pcb設(shè)計中需要注意哪些問題
布線拓樸對信號完整性的影響當信號在高速PCB板上沿傳輸線傳輸時可能會產(chǎn)生信號完整性問題。意法半導體的網(wǎng)友tongyang問:對于一組總線(地址,數(shù)據(jù),命令)驅(qū)動多達4、5個設(shè)備(FLASH、SDRAM等)的情況,在PCB布線時,是總線依次到達各設(shè)備,如先連到SDRAM,再到FLASH……還是總線呈星型分布,即從某處分離,分別連到各設(shè)備。這兩種方式在信號完整性上.對此,李寶龍指出,布線拓撲對信號完整性的影響,主要反映在各個節(jié)點上信號到達時刻不一致,反射信號同樣到達某節(jié)點的時刻不一致,所以造成信號質(zhì)量惡化。一般來講,星型拓撲結(jié)構(gòu),可以通過控制同樣長的幾個分支,使信號傳輸和反射時延一致,達到比較好的信號質(zhì)量。在使用拓撲之間,要考慮到信號拓撲節(jié)點情況、實際工作原理和布線難度。不同的Buffer,對于信號的反射影響也不一致,所以星型拓撲并不能很好解決上述數(shù)據(jù)地址總線連接到FLASH和SDRAM的時延,進而無法確保信號的質(zhì)量;另一方面,高速的信號一般在DSP和SDRAM之間通信,F(xiàn)LASH加載時的速率并不高,所以在高速仿真時只要確保實際高速信號有效工作的節(jié)點處的波形,而無需關(guān)注FLASH處波形;星型拓撲比較菊花鏈等拓撲來講,布線難度較大,尤其大量數(shù)據(jù)地址信號都采用星型拓撲時。焊盤對高速信號的影響在PCB中,從設(shè)計的角度來看一個過孔主要由兩部分組成:中間的鉆孔和鉆孔周圍的焊盤。有名為fulonm的工程師請教嘉賓焊盤對高速信號有何影響,對此,李寶龍表示:焊盤對高速信號有影響,其影響類似器件的封裝對器件的影響。詳細的分析,信號從IC內(nèi)出來以后,經(jīng)過邦定線、管腳、封裝外殼、焊盤、焊錫到達傳輸線,這個過程中的所有關(guān)節(jié)都會影響信號的質(zhì)量。但實際分析時,很難給出焊盤、焊錫加上管腳的具體參數(shù)。所以一般就用IBIS模型中的封裝的參數(shù)將他們都概括了,當然這樣的分析在較低的頻率上可以接收,但對于更高頻率信號更高精度仿真就不夠精確?,F(xiàn)在的一個趨勢是用IBIS的V-I、V-T曲線描述Buffer特性,用SPICE模型描述封裝參數(shù)。如何抑制電磁干擾PCB是產(chǎn)生電磁干擾(EMI)的源頭,所以PCB設(shè)計直接關(guān)系到電子產(chǎn)品的電磁兼容性(EMC)。如果在高速PCB設(shè)計中對EMC/EMI予以重視,將有助縮短產(chǎn)品研發(fā)周期加快產(chǎn)品上市時間。因此,不少工程師在此次論壇中非常關(guān)注抑制電磁干擾的問題。例如,無錫祥生醫(yī)學影像有限責任公司的舒劍表示,在EMC測試中發(fā)現(xiàn)時鐘信號的諧波超標十分嚴重,請問是不是要對使用到時鐘信號的IC的電源引腳做特殊處理,目前只是在電源引腳上連接去耦電容。在PCB設(shè)計中還有需要注意哪些方面以抑止電磁輻射呢?對此,李寶龍指出,EMC的三要素為輻射源,傳播途徑和受害體。傳播途徑分為空間輻射傳播和電纜傳導。所以要抑制諧波,首先看看它傳播的途徑。電源去耦是解決傳導方式傳播,此外,必要的匹配和屏蔽也是需要的。李寶龍也在回答WHITE網(wǎng)友的問題時指出,濾波是解決EMC通過傳導途徑輻射的一個好辦法,除此之外,還可以從干擾源和受害體方面入手考慮。干擾源方面,試著用示波器檢查一下信號上升沿是否太快,存在反射或Overshoot、undershoot或ringing,如果有,可以考慮匹配;另外盡量避免做50%占空比的信號,因為這種信號沒有偶次諧波,高頻分量更多。受害體方面,可以考慮包地等措施。RF布線是選擇過孔還是打彎布線對此,李寶龍指出,分析RF電路的回流路徑,與高速數(shù)字電路中信號回流不太一樣。二者有共同點,都是分布參數(shù)電路,都是應(yīng)用Maxwell方程計算電路的特性。但射頻電路是模擬電路,有電路中電壓V=V(t)、電流I=I(t)兩個變量都需要進行控制,而數(shù)字電路只關(guān)注信號電壓的變化V=V(t)。因此,在RF布線中,除了考慮信號回流外,還需要考慮布線對電流的影響。即打彎布線和過孔對信號電流有沒有影響。此外,大多數(shù)RF板都是單面或雙面PCB,并沒有完整的平面層,回流路徑分布在信號周圍各個地和電源上,仿真時需要使用3D場提取工具分析,這時候打彎布線和過孔的回流需要具體分析;高速數(shù)字電路分析一般只處理有完整平面層的多層PCB,使用2D場提取分析,只考慮在相鄰平面的信號回流,過孔只作為一個集總參數(shù)的R-L-C處理。
proteus中pcb怎么底層布線
在Proteus中進行PCB底層布線的步驟如下:
1.在Schematic中完成電路圖的設(shè)計和元件布局。
2.在Schematic中選擇Tools->GenerateNetlist,生成Netlist文件。
3.在Proteus的PCB編輯器中,選擇File->ImportNetlist,導入Netlist文件。
4.在PCB編輯器中進行元件布局,可以通過拖拽和旋轉(zhuǎn)元件來完成布局。
5.在PCB編輯器中進行連線,可以使用自動布線或手動布線的方式來完成連線。
6.在PCB編輯器中進行底層布線,可以使用手動布線的方式來完成。
7.在完成底層布線后,可以進行反向注釋和設(shè)計規(guī)則檢查等操作,確保PCB設(shè)計符合要求。
8.最后,將PCB設(shè)計導出為Gerber文件,以便進行生產(chǎn)制造。
需要注意的是,在進行底層布線時,應(yīng)該盡可能地減少信號線的長度和交叉,以避免信號干擾和串擾。同時,還需要注意電源和地線的布線,確保它們的路徑盡可能短且寬度足夠。
大家在設(shè)計pcb的時候采用自動布線
PCB設(shè)計軟件中,大多有這個自動布線功能,很多人覺得這個功能很神奇!特別是對于新手來說,這個太爽了,他可以自動布局,自動布線。只要導入網(wǎng)表,點一下按扭就在屏幕上看到線條像蛇一樣的在穿梭,不用幾分鐘就布好了。
但我建議你放棄這個自動布局布線,雖然現(xiàn)在都在說人工智能,但到現(xiàn)在來看,沒有一家PCB設(shè)計軟件公司的自動布局,自動布線能完全代替PCB設(shè)計師的工作。很多PCB板自動布局,自動布線出來的都是沒有用的,都是需要手工再修改,很麻煩,不如手工的好
對于一些簡單的PCB板如果你對PCB板性能,美觀方面沒有要求的,你就用自動布線。布局是絕對不能自動布局的。如下圖所示,
這都是簡單的單片機電路,這種電路要求不高,沒有太多的要求,只要電源,地加粗就可以。你想懶一點,布局先手工布好,布線時可以采用自動布線。布好后,電源,地線稍微注意一下,加粗就可以。
其實像這種簡單的板,手工布線也就不用幾小時就能布好了??斓?,2小時就布好。而且又美觀性能又好,干嘛要去用自動布線,還是你一個“懶”在作崇。
對于復雜的,有特殊要求的PCB板但是對于一些復雜的電路板,而且還有一些特殊要求的,比如阻抗要求,等長要求,串擾線距要求,安規(guī)要求,射頻要求等等,這些要求雖然也可在軟件中設(shè)置一下,但機器永遠代替不了人,在PCB設(shè)計領(lǐng)域,至少是還沒有開發(fā)出這樣的設(shè)計軟件代替PCB設(shè)計工程師。
自動布線布出來的PCB圖肯定是不能用,還是要重新修改一下,修改好需要的時間以及性能質(zhì)量還不如從頭開始手工布線。因為自動布局布線出來的很多線都全部刪除重布。如下圖所示
上圖有BGA芯片,有一些數(shù)據(jù)信號之類的,這些都是有要求的,不是說布通就可以。你即使設(shè)置了規(guī)則,但機器還是找不到最佳的布線策略。如果你運用自動布線,規(guī)則設(shè)置了一大堆,規(guī)則多了,自動布線的時間就長了。
等了半天,自動布線布出來了,呈現(xiàn)出來不是你想要的,你會看到有更好的布線策略,又要重新改。有些可能會大改動,不如全刪掉,再手工重新布,得不償失。
結(jié)論所以我還是建議所有PCB板你都不要采用自動布線,機器永遠沒有人聰明。想性能好,又美觀,大家都采用人工布線。對于高手,沒有人采用自動布線,提及自動布線的都差不多是一些新人。
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