AD中PCB布局与布线的一般原则

た入场券 2022-05-22 09:39 339阅读 0赞

本文部分图文摘自周立功的微信公众号——ZLG致远电子

# 1 布局原则 #

## 1、遵照“先大后小，先难后易”的布置原则，即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局。 ##

![这里写图片描述][70]  
先大后小，先难后易  
![这里写图片描述][70 1]  
上图中1是因为机械结构决定电源与接线柱在这里。

## 2、布局中应参考原理框图，根据单板的主信号流向规律安排主要元器件。布局应尽量满足以下要求：总的连线尽可能短，关键信号线最短；去耦电容的布局要尽量靠近IC的电源管脚，并使之与电源和地之间形成的回路最短 ；减少信号跑的冤枉路，防止在路上出意外。 ##

例如下图， C8到C11都是在VCC与GND之间的去耦电容，在原理图中并没有办法体现出它们的位置要求。但是PCB中们应当布局在芯片电源的输入引脚附件，例如31与32脚附近应有电容，18与19脚附近也应有电容。  
![这里写图片描述][70 2]  
错误示例，并排放置  
![这里写图片描述][70 3]  
正确示例，靠近芯片电源输入脚  
![这里写图片描述][70 4]

## 3、元器件的排列要便于调试和维修，亦即小元件周围不能放置大元件、需调试的元器件周围要有足够的空间，弄得太挤局面往往会变得很尴尬。如下图R7与C7，如果先焊接周围的器件的话，R7与C7就很难焊接了。（这里也说明了焊接的顺序很重要） ##

![这里写图片描述][70 5]

## 4、 相同结构电路部分，尽可能采用“对称式”标准布局；按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局。 ##

![这里写图片描述][70 6]  
均匀分布、重心平衡，布局要整齐  
![这里写图片描述][70 7]

## 5、同类型插装元器件在X或Y方向上应朝一个方向放置。同一种类型的有极性分立元件也要力争在X或Y方向上保持一致，便于生产和检验。 （如需要人工确认器件极性，可能要生产成本会上升） ##

![这里写图片描述][70 8]

## 6、发热元件要一般应均匀分布，以利于单板和整机的散热，除温度检测元件以外的温度敏感器件应远离发热量大的元器件。除了温度传感器，三极管也属于对热敏感的器件。 ##

![这里写图片描述][70 9]

## 7、高电压、大电流信号与小电流，低电压的弱信号完全分开；模拟信号与数字信号分开；高频信号与低频信号分开；高频元器件的间隔要充分。元件布局时，应适当考虑使用同一种电源的器件尽量放在一起，以便于将来的电源分隔。 ##

![这里写图片描述][70 10]

PCB布局示例  
![这里写图片描述][70 11]

# 2 布线原则 #

以上即是关于“怎么摆”即布局的主要注意事项。而关于“怎么连”则相对要更复杂一些，大体来说就是：

• 关键信号线优先：摸拟小信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先布线 ；  
• 密度优先原则：从单板上连接关系最复杂的器件着手布线。从单板上连线 最密集的区域开始布线 。

而布线的自助指南可以简单的总结为：  
1、尽量为时钟信号、高频信号、敏感信号等关键信号提供专门的布线层，并保证其最小的回路面积。必要时应采取手工优先布线、屏蔽和加大安全间距等方法，保证信号质量。  
2、电源层和地层之间的EMC环境较差，应避免布置对干扰敏感的信号。  
3、有阻抗控制要求的网络应尽量按线长线宽要求布线。

# 3 根据原理图布局的示例 #

如果布局不合适，板子使用起来可能很不方便，布线难度很大。  
布局时配合完成某一个功能的器件尽量挨得近一些，有操作技巧，接下来举例说明。  
可以在原理图中先找到运放模块的器件，按住ctrl选中。  
![这里写图片描述][70 12]  
则PCB中，这些器件也已经被选中  
![这里写图片描述][70 13]  
然后观察原理图中的连接关系，比如C4接R3，R5，Q1。在PCB中找到这几个器件，放在一起。  
观察预拉线的情况，已知每一个器件都有一个公共的网络叫做VB，可以按住ctrl选中网络属性为VB的一个焊盘，则VB高亮，例如  
![这里写图片描述][70 14]  
调整后编程如下布局  
![这里写图片描述][70 15]  
观察原理图中，Q1接R6，然后把R6也拖拽过来  
![这里写图片描述][70 16]  
其它器件以此类推  
![这里写图片描述][70 17]  
然后布线就可以比较顺利  
![这里写图片描述][70 18]

# 4 低频双面板布线示例 #

![这里写图片描述][70 19]  
器件导入PCB以后，先按要求完成布局。  
然后有信号线，不论是串口、485还是CAN，信号线都要尽可能短，少打过孔，有时还要匹配长度，如差分。另外有时钟线，如晶振，也要短，少打过孔。

## 1 先走信号、时钟线。 ##

## 2 走电源线，两种电源，VCC与VCC3.3。可以专门为电源线设置一个宽度规则。电源类的线也应当少走过孔，若确实需要，可以多个过孔并联 ##

![这里写图片描述][70 20]  
![这里写图片描述][70 21]  
![这里写图片描述][70 22]

## 3 地线，可以根据情况决定。如大面积敷铜，可以考虑不走地线。如需要走地线，线宽应满足以下关系 ##

地线>电源线>信号线

## 4 其它线，布线之前要观察尽可能在某个区域内，水平线与竖直线在不同的层。 ##

![这里写图片描述][70 23]  
水平线与竖直线走在不同的层  
![这里写图片描述][70 24]  
可适当调整器件的方向来方便走线。  
目的地相近的线要整齐。可以采用交互式多根线连接工具  
![这里写图片描述][70 25]  
如果线不可避免地要交叉，可以考虑绕大圈（当然要考虑线的属性）  
如图飞线交叉了。可以绕圈。  
![这里写图片描述][70 26]  
![这里写图片描述][70 27]

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[70 5]: /images/20220522/6ede231bc8f64f06a02e77eec8eb82ad.png
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