PCB Layout總結

PCB Layout作為硬件設計中的一個環節,也是很重要的一個環節;在硬件電路設計合理的情況下,他其實是影響性能的一個絕對重要的指標。現在很多的PCB Layout工程師都是按照硬件工程師或者PI SI工程師給出的約束規則來完成佈局佈線的,這些也就是俗稱的

“拉線工”。他們重複而機械的完成一塊塊PCB設計,一段時間設計後,他們中的一些或許已經有了這樣的一些經驗:哪些要做等長,哪些要走粗、哪些要平行,保證合適的線距等等。

但是,他們憑的是所謂的經驗,也就是知其然不知其所以然。我覺得,要想在這樣一個競爭激烈的社會生存,然後有所突破的話,就必須要拓寬自己的知識面。也就是PCB Layout

工程師不能讓別人把自己當做“拉線工”來看待。那首先,你要具備一定的電路理解能力(當然像硬件工程師那樣的設計能力不是必要的,如果能,那最好);其次,需要具備SI/PI工程師做PI/SI分析的能力(當然需要有射頻仿真的能力也不是必須的,如果能,那最好)。具備這些知識以後,你不但具備設計一款好的PCB能力,也有和硬件、SI/PI工程師理論的資本,甚至可以從PCB設計上給出他們電路設計的建議。

廢話不多說,從一些PCB設計中總結的一些原則,希望高手能夠指正勘誤。

一、關於佈局

1.佈局,字面上的解釋,就是將電路元件合理的放置。那怎麼樣的放置是合理的,一個簡單的原則就是模塊化劃分清晰,也就是說有一定電路基礎的人,拿到你的PCB就能夠看出哪塊是用來實現什麼功能的。

2.具體的設計步驟:首先根據原理圖,生成初始的PCB文件,完成PCB的預佈局,確定一個相對的PCB Layout面積,然後告訴結構,結構根據我們給出的面積,然後根據整體的結構設計,給出具體的約束。

3.根據結構的約束完成板邊、定位口以及一些禁布區的繪製,然後完成接插件的擺放。

4.元件的擺放原則:一般情況下主控MCU都是置於板子的中心位置,然後接口電路靠近接口放置(比如網口、USB、VGA等等),並且大部分接口都有ESD防護還有濾波處理。遵循的原則是先防護後濾波。

5.然後就是電源模塊,一般主電源模塊放置在電源入口處(比如系統5V),分立的電源模塊(比如模塊電路供電的2.5V)可以根據實際情況放置在相同電源網路比較密集的地方。

6.一些內部的電路,沒有引到接插件的。我們一般遵循這樣一個基本原則:高速、低速分區域,模擬、數字分區域,干擾源、敏感受體分區域。

7.然後對於單個電路模塊來說,遵循電路設計的時候的電流流向來設計。

總體的電路佈局,大概就是這樣,歡迎大神補充和指正。

二、關於佈線

1.佈線,最基本的要求就是要保證所有網絡有效連通,連通,是很容易做到的,有效又是一個比較模糊的概念。其實,電路中的信號無外乎兩種數字信號和模擬信號,對數字電路來說就是保證足夠的噪聲容限,對模擬信號來說,儘量做到零損失。

2.佈線前,一般需要了解整個PCB板層疊設計,即把所有的佈線層規劃為:最優佈線層、次優佈線層。。。。,最優佈線層,也就是相鄰面試完整的地平面,這層我們一般用來布重要的信號(包括DDR中的所有信號、差分信號、模擬信號等等)。其他信號(I2C、UART、SPI、GPIO)走其他層,並且保證重要區域只存在此電路相關信號(比如DDR、網口等)

3.然後高速信號佈線時需要考慮反射、串擾、EMC等問題,所以一般都需要做阻抗匹配,比如單線50R、差分線100R等等,具體以實際設計為準(原則是保證阻抗相等、連續),串擾方面主要考慮3W/2W原則,包地處理等等。

4.電源和功率電路,首先要保證足夠的帶載能力,即電源的整個迴流路勁儘可能的粗和短,從EMC角度叫,迴流為環路,形成環路天線,對外輻射,所以儘可能的減小環路面積。

PCB layout的總結

總體的電路佈線,大概就是這樣,歡迎大神補充和指正。

三、關於地

1.接地和地設計在PCB設計中是非常重要的一環,因為地作為一個重要的參考平面,假如地平面設計出問題了,其他信號也是沒辦法穩定。這裡單獨拿出來,說一下自己的個人見解。

2.地一般我們分為機殼地和系統地,機殼地顧名思義就是產品的鈑金連接到的地,系統地即是作為整個電路系統的參考平面。

3.一般系統地和機殼的實際原則是:機殼地和系統地分割,然後系統地通過磁珠和高壓電容單點或者多點連接。

4.關於系統地:從功能上分為數字地、模擬地、功率地。關於地分分割一直存在爭論,我這裡僅代表個人觀點。首先,佈局非常合理的情況下,我認為地可以不用分割。何謂佈局非常合理,即數字區域只有數字信號、模擬區域只有模擬信號、功率區域只有功率信號,並且在他們的下方都存在完整的地平面。因為電流和水流很相似,因為他們都是往低處流,因為他們下方都存在完整的地平面,所以從最短、最低原則,他們直接在下方迴流,而不會竄到其他的地方去。但是,有些時候,並不是這麼理想,各區域都存在一些交叉,這個時候一般選擇單點了解,使用0R電阻(不建議使用磁珠,因為高頻時,磁珠有濾波效果)。電阻的擺放位置靠近交叉最密集的地方,是會流面積最小。

這些是我在工作中總結出來的一些知識,可能不盡詳細,甚至存在紕漏,還麻煩大神指正,

此帖為純手打,完完全全的原創,希望能夠對一些朋友能夠起到一點幫助,樂於分享!!!同樣希望認識一些朋友,一起學習



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