PCB布局和布线

1、浙江工业职业技术学院实习教案课题名称精雕细琢-PCB的布局和布线课题号课题10授课班级05电信1授课日期目的与要求：1. 灵活运用设计规则2. 掌握常用的布局原则3. 掌握常用的布线原则课时安排：123节 讲解知识点及操作关键点456节 上机练习789 讲解知识点及操作关键点10 11 12上机练习重点难点：1. 板型、板层的定义2. 设计规则的使用。3. 设计关键注意点4. 布局、布线的方法5. 设计规则检验DRC教学方法与手段： 主要采用多媒体演示相关软件界面、具体操作动作，视频回放等方法。展示优秀设计，讲解相关设计原则。复习： 1. 设计规则的设置及其对单面板、和双面板的影响2. 设计网

2、表文件新课导入：本课时将在前一课题的基础上，对PCB设计时所要注意的布局、布线的原则与方法作一重点分析和介绍，这对设计后的PCB成品的功能、美观度等有至关重要的影响作用，对生产有重要的指导意义。此处将辅以相关实例加以说明。要求学生掌握：1. 灵活运用设计规则2. 常用的布局原则3. 常用的布线原则精雕细琢-PCB的布局和布线一. PCB的布局1. 布局前的准备工作为了顺利，准确地进行板子的布局，硬件工程师需要在布局前准备： 准确无误的原理图，包括书面文件和电子档以及无误的网络表。 带有元件编码的正式BOM。（对于封装库中没有的元件硬件工程师应提供DATASHEET或实物， 并指定引脚的定义顺序

3、。） 明确PCB大致布局图或重要单元、核心电路摆放位置、PCB外形、安装孔、定位元件、禁止布线区等相关信息。 特别注意一些特殊元器件对布局的要求：1A以上大电流元件、网络; 重要的时钟信号、差分信号以及高速数字信号;模拟小信号等易被干扰信号。2. 布局(1. 首先确定参考点 一般参考点都设置在左边和底边的边框线的交点（或延长线的交点）上或印制板的插件的第一个焊盘。一但参考点确定以后，元件布局、布线均以此参考点为准。(2. 根据设计要求先将所有有定位要求的元件固定并锁定。根据结构图和生产加工时所须的夹持边设置印制板的禁止布线区、禁止布局区域。(3. 正式开始布局时的典型原则A. 遵循先难后易、先

4、大后小的原则。即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局。B. 布局可以参考预先设想的原理图和大致的布局，根据主信号流向规律放置主要元器件。C. 布局要使总的连线尽可能的短，关键信号线最短。布局要使强信号、弱信号、高电压信号和弱电压信号能够分开。高频元件间隔要充分。模拟信号、数字信号分开。D. 同结构电路部分应尽可能采取对称布局，同时兼顾均匀分布、重心平衡、版面美观性。同类项的元件应在X或Y方向上对齐，便于生产和调试。E. 需要调试的元件边上要留有足够的空间，发热元件周围要留有足够的空间以利散热。F. 集成电路的去偶电容应尽量靠近芯片的电源脚，以使电源与地的回路最短。G. 所有字符在X或Y方向上

5、应一致。字符、丝印大小要统一。还有很多的细节，需要在实践慢慢加琢磨，并加以积累。至于布局的方法一般会采用自动布局、手工布局、交互布局三种，大多数情况下会采用交互布局。3. 演示布局的实例(1. 规划电路板(2. 装入网络表与元件自动布局(3. 元件布局的手动调整二. PCB的布线4. 布线前的准备(1. 根据之前的布局，确定所需要的信号布线层数。(2. 布线层设置A. 高速数字电路设计中，电源与地层应尽量靠在一起，中间不安排布线。所有布线层都尽量靠近一平面层，优选地平面为走线隔离层。B. 为了减少层间信号的电磁干扰，相邻布线层的信号线走向应取垂直方向。C. 根据需要设计1-2个阻抗控制层(3.

6、 线宽和线间距的设置A. 板的密度越高，倾向于使用更细的线宽和更窄的间隙B. 应考虑布线宽度所能承载的信号的电流强度C. 可靠性要求高时，倾向于使用较宽的布线和较大的间距D. PCB加工技术限制(4. 确认某些特殊区域需要用到不同于一般设置的布线参数，如某些高密度器件需要用到较细的线宽、较小的间距和较小的过孔等。5. 布线(1. 布线优先次序 关键信号线优先：电源、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。(2. 自动布线 在布线质量满足设计要求的情况下，可使用自动布线器以提高工作效率，在

7、自动布线前应详细定义布线规则，并在必要时要时采取手工优先布线、屏蔽和加大安全间距等方法。(3. 布线时要遵循的基本原则A. 地线回路规则：环路最小规则，即信号线与其回路构成的环面积要尽可能小，环面积越小，对外的辐射越少，接收外界的干扰也越小。B. 窜扰控制 串扰（CrossTalk）是指PCB上不同网络之间因较长的平行布线引起的相互干扰。可采用加大平行布线的间距;在平行线间插入接地的隔离线;减小布线层与地平面的距离等方法。C. 屏蔽保护 D. 走线的方向控制规则 相邻层的走线方向成正交结构E. 阻抗匹配检查规则 同一网络的布线宽度应保持一致，线宽的变化会造成线路特性阻抗的不均匀，传输速度较高时会产生反射F. 倒角规则 应避免产生锐角和直角，产生不必要的辐射，同时工艺性能也不好。还有很多的细节，需要在实践中加以积累。下图是设计时可设置规则，特别要注意与本次课关系密切的Placement和Routing：6. 演示布线实例同时请学生在演示