PCB設計中電源和地線的處理
在PCB設計中,布線是完成產品設計的重要步驟,可以說前面的準備工作都是為它而做的,在整個PCB中,以布線設計過程限定最高,技巧最細,工作量最大。PCB布線有單面布線,雙面布線及多層布線。布線的方式也有兩種:自動布線和交互式布線。在自動布線之前,可以用交互式預先對要求比較嚴格的線進行布線,輸入端和輸出端的邊線應避免相鄰平行,以免產生反射干擾。必要時應加地線隔離,兩相鄰層的布線要互相垂直,平行容易產生耦合。
自動布線的布通率,依賴于良好的布局,布線規(guī)則可以預先設定,一般先進行探索式步經線,快速的把短線連通,然后進行迷宮式布線,先把要布的連線進行全局的布線路徑優(yōu)化,它可以根據需要斷開已布的線。并試著重新再布線,以改進總體效果。
1、電源和地線的處理
即使在整個PCB板中的布線完成的很好,但由于電源和地線的考慮不周到而引起的干擾,會使產品的性能下降,有時甚至會影響到產品的成功率。所以對電源和地線的處理要認真對待,把電源和地線的所產生的噪音和干擾降到最低限度,以保證產品的質量。
盡量加寬電源和地線的寬度,最好是地線比電源線寬,它們的關系是:地線—電源線—信號線。
對數字電路的PCB可用寬的地導線組成一個回路,即構成一個地網來使用(模擬電路的地不能這樣使用)
用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用?;蚴嵌鄬影?,電源和地線各占用一層。
2、數字電路與模擬電路的共地處理
現在許多PCB不再是單一功能電路,而是由數字電路和模擬電路混合構成的。因此在布線時就需要考慮它們之間互相干擾的問題,特別是地線上的噪音干擾。
數字電路的頻率高,模擬電路的敏感度強,對信號線來說,高頻的信號線盡可能遠離敏感的模擬電路器件,對地線來說,整個PCB對外界只有一個結點,所以必須在PCB內部進行處理數字和模擬共地的問題,而在板內部數字地和模擬地實際上是分開的,它們之間是互不相連的,只是在PCB與外界連接的接口處(如插頭等)。數字地與模擬地有一點短接,(請注意,只有一個連接點),也有在PCB上不共地的,這由系統設定來決定。
3、信號線布在電源或地層上
在多層板印制板布線時,由于在信號線層沒有布完的線剩下已經不多,再多加層數就會造成浪費也會給生產增加一定工作量,成本也相應增加了,為解決這個矛盾,可以考慮在電源或地層上進行布線。首先應考慮用電源層,其次才是地層。因為最好是保留地層的完整性。
4、大面積導體中連接腿的處理
在大面積的接地和電源中,常用元器件的腿與其連接,對連接腿的處理需要進行綜合的考慮,就電氣性能而言,元件腿的焊盤與銅面滿接為好,但對元件的焊接裝配就存在一些不良隱患(如1、焊接需要大功率加熱器。2、容易造成虛焊點。)所以兼顧電氣性能與工藝需要,做成十字花焊盤,這樣可使在焊接時因截面過分散熱而產生虛焊點的可能性大大減少。多層板的接電源和地層腿的處理相同。
5、布線中網絡系統的作用
在許多CAD系統中,布線是依據網絡系統決定的。網絡過密,通路雖然有所增加,但步進太小,圖場的數據量過大,這必然對設備的存貯空間有更高的要求,同時也對象計算機類電子產品的運算速度有極大的影響。而有些通路是無效的,如被元件腿的焊盤占用的或被安裝孔所占用的等,網格過疏,通路太少對布通率的影響極大。所以要有一個疏密合理的網格系統來支持布線的進行。
6、設計規(guī)則檢查(DRC)
布線設計完成后,需要認真檢查布線設計是否符合設計者所制定的規(guī)則,同時也需要確認所制定的規(guī)則是否符合印制板生產工藝要求,一般檢查有如下幾個方面:線與線,線與元件焊盤,線與孔,元件焊盤和孔,孔與孔之間的距離是否合理,是否滿足生產要求。
電源線和地線的寬度是否合適,電源和地線之間是否耦合,在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。
對于關鍵信號線是否采取了最佳的措施(如長度最短,加保護線,輸入線及輸出線被明顯地分開)
模擬電路和數字電路部分是否有各自獨立的地線。
后加在PCB中的圖形(如圖標、標注)是否會造成信號短路。
在PCB上是否加有工藝線,阻焊是否符合生產工藝的要求,阻焊尺寸是否合適,字符標示是否壓器件焊盤。