pcb布线法则大全

1、1 电源、地线的处理 既使在整个 PCB 板中的布线完1 电源、地线的处理 既使在整个 PCB 板中的布线完成得都很好，但由于电源、 地线的考虑不周到而引成得都很好，但由于电源、 地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能线的布线要认真关于待，把电、地线所产生的噪音干扰 降到最低限度，以保证来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因， 现只关于降低式克制噪音作源线宽，它们的关系是：地线电源线信号线，通常信号线宽为： 0.2 0.3mm,最经细宽度可达 0.050.07mm,电源线为1.22.5mmPCB2PCB 考虑它们之间互相干扰问题，特别是地线上的噪音干PCBPCBPCB等。数字地与模拟

2、地有一点短接，请注意，只有一 PCB决定。3由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多，再多加 层数就会造成浪费也会地层的完整性。4中，常用元器件的腿与其连接，关于连接腿的处理需要进行综合的考虑，就大功率加热器。容易字花焊盘，称之为热隔离heatshiel俗称热焊盘Thermal，这样，可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能 性大大减少。多层板的接电地层腿的处理相同。 5CA是依据网络系统决定的。网格过密，通路虽然有所增 加，但步进太小，图场的数据量过大，这必然关于设备的存贮空间有更高的要的影响。而有些通路是无(2.54mm0.10.050.025 英寸、0.02 英寸等。6、设计规那么检查

3、RC时也需确认所制定的规那么是焊盘与贯穿孔，贯穿孔与贯穿孔之间的距离是否合理，是否满足生产要求。 电源线和地线的宽度是否适宜，电源与地线之间是否紧耦合低的波阻抗？ PCBPCBPAS一个工作组的设计人员提供设计标准，方便设计人员 之间进行交流和相互检查。2PCB骤.网表输入PowerLogicOLE PowerPCBConnectionSenNetlist，应OLEPCB尽快减少出错的可能。PowerPCBFile-Import，将原理图生成的网表输入进来。PowerPCBPCBStacks，需要修改标准过孔的大小。如果设计者新建 Layer25。PCBCAMefault.stp， 网表输入进

4、来以后，依照设计的实际情况，把电源网络和地分配给电源层和地层，并且设置其它高级规那PowerLogic OLEPowerPCBConnectionRulesFromPCB 图的规那么一致。把这些元器件分开，依照PowerPCB了两种方法，手工布局和自动布局。手工布局工具印制板的结构尺寸画出板边Outline。将元器件分散isperseComponents会排列在板边的周围。依照一定的规那么摆放整齐。PowerPCB不推荐使用。考前须知布局的首要原那么是保证布线的布通率，移动器数字器件和模拟器件要分开，尽快远离 c.VCC放置器件时要考虑以后的焊接，不要太密集ArrayUnion局的效率线。Po

5、werPCBRCSpecctra 的布线引擎进行，通常这两种方法配合使用，常用的 步骤是手工自动手工。手工布线自动布线前，先用手工布一些重要的网络，比方宽、线间距、屏蔽等有特殊BGA布得有规那么，也要用手工布线。PCB行调整。网络就交给自动布线器来自布。选择Tools-SPECCTRA，启动Specctra 布线器的接口，设置好 O 文件，按 Continue 就启动了 Specctra全部布通为止。考前须知电源线和地线尽快加粗VCC设置SpecctraOProtectwires如果有混合电源层，应该将该层定义为Split/mixePlanePourManagerPlaneConnect 进行

6、覆铜将一切的器件管脚设置为热焊盘方式，做法是将FilterPinsThermalRCynamic RouteClearance、连接性Connectivity、高速规那么High源层Plane，这些工程可以选择 Tools-Verify esign 进行。如果设检查出错误，必需修改布局和布线。 注意：有些错误可以忽略，例如有些接Outline会出错；另外每次修改正走线和过孔之后，都要重新 覆铜一次。复查 复查根据PCB检查表，内容囊括设计规那么，层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置；还要高速时钟网络的走线与屏蔽，去耦电容的摆放和连接等。复查不合格，设计者要修改布局和布线，合格之后，复查者和设计者

7、诀别签字。PCBPCB复查者检查；光绘文件交给制板厂家，生产印制板。 光绘文件的输出十分重要，关系到这次设计的成败， 下面将着重说明输出光绘文件的考前须知。需要输出的层有布线层囊括顶层、底层、中间VCCGN囊括顶层丝印、底层丝印、阻焊层囊括顶层阻NCrillSplit/MixeAocumentocumentRouting，并且且每PCBPour ManagerPlaneConnectCAM Plane，那么选择Plane，在设置Layer把Layer25Layer25PasViasc. evice SetupAperture 199 .LayerBoar OutlineLayerPartTyp

8、eOutline、Text、LineLayer加阻焊，不选过孔表示家阻焊，视具体情况确定PowerPCB要作任何改动CAM350PCBviaPCBPCB40%。简单的说来，PCB电气连接；二是用作器件的固定或定位。如果从工艺制程上来说，这些过孔一般又分为三类，即盲孔(blinvia)埋孔(burie via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷线路板的顶层和底层外表，具有一定深度，用于表层线路和下面的内层线路的连接，孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔，它不会延伸到线路板的外表。上述两类孔都位于线路板的内层，层压前利用通孔成型工艺完成，在过孔形成进

9、程中可能还会重叠做好几个内层。第三种称为通孔，这种孔穿过整个线路板，可用于实现内部互连或作为元件的安装定位孔。由于通孔在工艺上更易于实现，本钱较低，所以绝大局部印刷电路rill hole,二是钻孔周围的焊盘区，见下列图在PCB越小，更适合用于高速电路。但孔尺寸的减少同时带来了本钱的增加，而且过孔的 尺寸不可能无限制的减少，它受到钻孔(rill)和电镀plating等工艺技术的限制：孔越小，钻孔需花费的时间越长，也越容易偏离中心位置；且当孔的 6镀铜。6PCB50MilPCB8Mil21,PCBT,板,那么过孔的寄生电容大小近似于： C=1.41T1/(2-1) 过孔的寄生电容会给电路造成的主要

10、影响是延长了信号的上升时间，降低了电路的50MilPCB10Mil20Mil32Mil,那么我们可以经过上面的公式近似算出过孔的寄生电容大致是： C=1.41x4.4x0.050 x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF这局部电容引起的上升时间变化量为：T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps 。从这些数值可以看出，不管单个过孔的寄生电容引起的。孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。它的寄生串联电感会削弱旁路电容的奉献，减弱整个电源系统的滤波效用。我们可以用下面的公式来简单地计算一个过孔近似的 寄生电感：L=5.08hln(4

11、h/)+1L1ns，那么其等效阻抗大小为： XL=L/T10-90=3.19。这样的阻抗在有高频电流的的寄生电感就会成倍增加。PCBPCB设计中可以尽快做到：1、从本钱和信号质量两方面考虑，选择合理尺寸的6-10PCB10/20Mil钻孔/焊盘的过孔较好，关于于一些8/18Mil2板有利于减少过孔的两种寄 生参数。3PCB要使用不必要的过孔。4、电源和地的管脚要就近打过孔，过孔和管脚之间 时电源和地的引线要尽可能粗，以减少阻抗。5、在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔，以PCB放置一些多余的接地过孔。当然，在设计时还需要灵 活多变。前面讨论的过孔模型是每层均有焊盘的情况，也有的时候，我们可以

12、将某些层的焊盘减少甚至况，也有的时候，我们可以将某些层的焊盘减少甚至去掉。特别是在过孔密度非常大的情况下，可能会导致在铺 铜层形成一个隔断回路的断槽，解决这样的问题除了 移动过孔的位置，我们还可以考虑将过孔在该铺铜层 的焊盘尺寸减少。PCB 板根底知识一、PCB 板的元素1、 工作层面关于于印制电路板来说，工作层面可以分为6 signal layer内部电源/接地层 internal plane layer机械层mechanical主要用来放置物理边界和放置尺寸标注等信息，起到相应的提示作用。EA 软件可以提供 16 层的机械层。防护层mask囊括锡膏层和阻焊层两大类。锡膏层主要用于将外表贴P

13、CB 该焊接的地方。丝印层silkscreen在PCB板的TOP和BOTTOM层外表绘制元器件的外观PCB 板具有可读性， 便于电路的安装和维修。其他工作层other 禁止布线层KeepOutLayer钻孔导引层rillguielayer 钻孔图层rillrawing复合层multi-layer2、 元器件封装PCB 所占空间位置，各管脚之间的间距等。元器件封装是一个空间的功能，关于于不同的元器件可以有相同的封装，同样相同功能的元器件可以有不同的封装。因此在制作 PCB 板时必需同时知道元器件的名称和封装形式。（1） 元器件封装分类通孔式元器件封装THT，through hole techno

14、logy外表贴元件封装 SMTSurfacemountetechnology另一种常用的分类方法是从封装外形分类： SIP 单列直插封IP双列直插封装PLCC塑料引线芯片载体封PQFP 塑料四方扁平封装SOP小尺寸封装TSOP 薄型小尺寸封装PPGA 塑料针状栅格阵列封PBGA 塑料球栅阵列封装CSP芯片级封装(2) 元器件封装编号编号原那么：元器件类引脚距离或引脚数+元器件外形尺例如AXIAL-0.3IP14RA0.1RB7.6-15等。3常见元器件封装AXIAL- ,其中表示元件引脚间的距离；VR, 其中表示元件的类别。RA,其中表示元件引脚间的距离。极性电容编号RBxx- yy 表示元件

15、引脚间的距离 表示元件的直径。IOE- ,其中晶体管类 器件封装的形式多种多样。集成电路类SIP 单列直插封装IP双列直插封装PLCC塑料引线芯片载体封PQFP 塑料四方扁平封装SOP小尺寸封装TSOP 薄型小尺寸封装PPGA 塑料针状栅格阵列封PBGA 塑料球栅阵列封装 CSP芯片级封装3PCB 上各个元器件上起电气导通作用的连线PCB 设计中最重要的印制电路板走线的原那么：走线长度：尽快走短线，特别关于小信号电路来讲，线越短电阻越小，干扰越小。走线形状：同一层上的信号线改变方向时应该走135的斜线或弧形，防止90的拐角。走线宽度和走线间距：在PCB 设计中，网络性质相同的印制板线条的宽度要

16、求尽快一致，这样有利于阻抗匹配。走线宽度通常信号线宽为：0.20.3mm，(10mil)宽，它们的关系是：地线电源线信号线焊盘、线、过孔的间距要求PA 焊盘an VIA过孔： 12milPA an PA： 12milPA anTRACK 导线： 12milTRACK an TRACK： 12mil密度较高时：PA an VIA： 0.254mm10milPA an PA： 0.254mm10milPA an TRACK： 10milTRACK an TRACK： 0.254mm10mil4、 焊盘和过孔引脚的钻孔直径=引脚直径+1030mil引脚的焊盘直径=钻孔直径+18milPCB布局原那么

17、1某些元件的特殊要求，设置禁止布线区。综合考虑PCB 性能和加工的效率选择加工流程。元件面贴插混装、焊接面贴装。4、布局操作的根本原那么遵照局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:;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关于称式标准布局；依照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局；IC 50-100 外表贴装元件布局时，栅格设置应不少于25mil。如有特殊布局要求，应双方勾通后确定。同类型插装元器件在X 或Y 要力争在X 或Y 方向上保持一致，便于生产和试验。感器件应远离发热量大的元器件。周围要有足够的空

18、间。, 应采用分布接地小孔的方式与地平面连接。PIN 50mil)的 IC、SOJ、PLCC、QFP 等有源元件防止用波峰焊焊接。BGA 5mm 内不能5mm内也不能有贴装元、器件。IC 去耦电容的布局要尽快靠近IC , 以便于将来的电源分隔。用于阻抗匹配目的阻容器件的布局，要根据其属性合理部署。串联匹配电阻的布局要靠近该信号的驱动端，距离一般不超过500mil。的最远端匹配。和接插件的信号关于应关系，经确认无误前方可开始布线。布线PCB 设计中最重要的工序。这将直接影响着PCB PCB 的设计进程中，布线一般有这么三种境界的划分：首先是布通，这时PCB 设计时的最根本的要求电源线信号线，通常

19、信号线宽为：0.20.3mm，最细宽度可达 0.050.07mm，电源线一般为 1.22.5mm。关于数字电路的 PCB 可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用模拟电路的地那么不能这样使用 尽可能采用 45 的折线布线，不可使用90 折线，以减少高频信号的辐射求高的线还要用双弧线 任何信号线都不要形成环路，如不可防止，环路应尽快小；信号线的过孔要尽快少； 关键的线尽快短而粗，并且在两边加上保护地。信号-引出。 关键信号应预留测试点，以方便生产和维修检测用原理图布线完成后，应关于布线进行优化；同时，经初步网络检查和RC 检查无误后，关于未布线区域进行地线填充，用大面积铜层作地线用,在

20、印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板，电源，地线各占用一层。Alitum esigner PCB 板布线规那么PCB 的设计， A 10 种不同的设计规那么，这些设计规那等规那么。根据这些规那么， Protel XP 进行自动布局和自动布线。很大程度上，布线是否成功和布线的质量的上下取决于设计规那么的合理性，也依赖于用户的设计经 验。采用系统默认值，系统默认值就是关于双面板进行布线的设置。本章将关于 Protel XP 的布线规那么进行讲解。设计规那么设置进入设计规那么设置关于话框的方法是在PCBProtelXPesing/Rules 6-1PCBRulesan Co

21、nstraintsEitor(PCB) 关于话框。图 6-1 PCB 设计规那么和约束关于话框该关于话框左侧显示的是设计规那么的类型，共分10 类。左边列出的是esing Rules(设计规那么)其中囊括Electrical电气类型、Routing布线类型、外表粘着元件类型规那么等等，右边那么显示关于应设计规那么的设置属性。Priorities 么设置优先权的大小。可以在左边任一类规那么上右击鼠标，将会弹出如6-2 所示的菜单。在该设计规那么菜单中， New Rule 是新建规那么； elete Rule Export Rules 是将规那么导出，将以 .rul 为后缀名导出到文件中； Imp

22、ort Rules 是从文件中导入规那么； Report 6 2 设计规那么菜单下面，将诀别介绍各类设计规那么的设置和使用方法。电气设计规那么Electrical 4 个小方面设置。 Clearance 平安距离选项区域设置平安距离设置的是PCB 导线之间、导线和导线之间的最小的距离。下面以新建一个平安规那么为例，简单介绍平安距离的设置方法。 1 在Clearance 上右击鼠标，从弹出的快捷菜单中选择New Rule 选项， 6-3 所示。6-3 新建规那么系统将自动当前设计规那么为准，生成名为Clearance_1 的新设计规那么，其设置关于话框如图 6-4 所示。6-4 Clearanc

23、e_1 设计规那么 2 WheretheFirstobjectmatchesNetFullQuery中InNet 字样，其中括号里也会出现关于应的网络名。3 wheretheSeconobjectmatches Net项，从下拉菜单中选择另外一个网络名。4 ConstraintsMinimumClearance8mil 1mil=10-3inch,linch=2.54cmmil长度单位。 5 Close 6-5 所示。6-5 设置最小距离 Short Circuit 短路选项区域设置短路设置就是否允许电路中有导线交叉短路即取消Allow Short Circuit6- 6 所示。6-6 短路是

24、否允许设置 Un-Route Net 未布线网络选项区域设置可以指定网络、检查网络布线是否成功，如果不成功，将保持用飞线连接。 Un-connecte Pin 关于指定的网络检查是否一切元件管脚都连线了。布线设计规那么Routing 布线设计规那么主要犹如下几种。1 With 导线宽度选项区域设置MaxwithPreferreWithMin with 6-7 10mil 10mil 设置导线宽度。6 -7 设置导线宽度RoutingTopology 布线拓扑选项区域设置Protel XP Protel XP 提供了以下几种布线拓扑规那么。Shortest ( 最短 ) 规那么设置6-8Topo

25、logyShortest的定义是在布线时连接一切节点的连线最短规那么。6 -8 最短拓扑逻辑Horizontal 水平规那么设置6-9TopoogyHorizontal用连接节点的水平连线最短规那么。6-9 水平拓扑规那么Vertical 垂直规那么设置6-10 TolpoogyVertical和是连接一切节点，在垂直方向连线最短规那么。图 6-10 垂直拓扑规那么aisy Simple 简单雏菊规那么设置6-11Tolpoogyaisysimple选图 6-11 简单雏菊规那么aisy-Miriven 雏菊中点规那么设置6-12 Tolpoogy aisy_Miiven 选项。该规那么选择一

26、个Source 线最短。图 6-12 雏菊中点规那么aisy Balance 雏菊平衡规那么设置6-13 Tolpoogyaisy Balance上，并且使连线最短。图 6-13 雏菊平衡规那么Star Burst 星形规那么设置6-14TolpoogyStar Burst规那么也是采用选择一个源点，以星形方式去连接别的节点，并且使连线最短。图 6-14 Star Burst 星形规那么RoutingRriority 布线优先级别选项区域设置0100 6-15 所示。图 6-15 布线优先级设置RoutingLayers 布线图选殴区域设置该规那么设置布线板导的导线走线方法。囊括顶层和底层布线

27、层，共有32 个布线层可以设置，如图 6-16 所示。图 6-16 布线层设置Mi-Layer1Mi-Layer30都不存在的，该选项为灰色不能使用，只能使用TopLayerBottomLayer法。Prote XP 提供了 11 种布线走法，如图 6 -17 所示。图 6-17 11 种布线法各种布线方法为： Not Use 该层不进行布线； Horizontal 该层按水平方向布;VerticalAnyClock钟方向布线；Clock45Up45方向布线、45own45FanOut该层以扇形方式布线。关于于系统默认的双面板情况，一面布线采用 Horizontal 方式另一面采用 Verti

28、cal方式。RoutingCorners 拐角选项区域设置布线的拐角可以有 45 拐角、 90 拐角和圆形拐角三种，如图 618 所示。图 618 拐角设置Style616Setback文本框用于设To文本框用于设置拐角的大小。关于于90619620所示。61990拐角设置图 620 圆形拐角设置RoutingViaStyle 导孔选项区域设置该规那么设置用于设置布线中导孔的尺寸，其界面如图621 所示。图 6 21 导孔设置viaiameterViaHoleSize Maximum Minimum Preferre 注意导孔直径和通孔直径的差值不宜过小，否那么将不宜于制板加工。适宜的差值在1

29、0mil 以上。阻焊层设计规那么Mask 阻焊层设计规那么用于设置焊盘到阻焊层的距离，犹如下几种规那么。SolerMaskExpansion 阻焊层延伸量选项区域设置要预留一局部空间给焊盘。这个延伸量就是防止阻焊层和焊盘相重叠，如图6 22 所4mil,Expansion 设置预为设置延伸量的大小。图 6 22 阻焊层延伸量设置PasteMaskExpansion 外表粘着元件延伸量选项区域设置该规那么设置外表粘着元件的焊盘和焊锡层孔之间的距离，如图6 23 所示，图中的 Expansion 设置项为设置延伸量的大小。图 6 23 外表粘着元件延伸量设置内层设计规那么Plane 内层设计规那么

30、用于多层板设计中，犹如下几种设置规那么。1 Power Plane Connect Style 电源层连接方式选项区域设置电源层连接方式规那么用于设置导孔到电源层的连接，其设置界面如图6 24 所示。6 24 5 ConnerStyle ReliefConnectirectconnectNo Connect Conctor With 文本框：用于设置导通的导线宽度。Conuctors 复选项：用于选择连通的导线的数目，可以有 2 条或者 4 条导线供选择。Air-Gap 文本框：用于设置空隙的间隔的宽度。Expansion 文本框：用于设置从导孔到空隙的间隔之间的距离。2. Power Pla

31、ne Clearance 电源层平安距离选项区域设置该规那么用于设置电源层与穿过它的导孔之间的平安距离，即防止导线短路的最小距离，设置界面如图 6 25 所示，系统默认值 20mil。图 6 25 电源层平安距离设置3 Polygon Connect style 敷铜连接方式选项区域设置该规那么用于设置多边形敷铜与焊盘之间的连接方式，设置界面如图 6 26 所示。图 6 26 敷铜连接方式设置Connect Style Conuctors Conuctor with Plane Connect Style 选项设置意义相同，在此不同志赘述。最后可以设定敷铜与焊盘之间的连接角度，有90angle

32、(9045Angle 45角两种方式可选。测试点设计规那么Testpiont 测试点设计规那么用于设计测试点的形状、用法等，犹如下几项设置。TestpointStyle 测试点风格选项区域设置该规那么中可以指定测试点的大小和格点大小等，设置界面如图6 27 所示。图 6 27 测试点风格设置该设置关于话框犹如下选项：Size Hole Size Min Max Preferre Gri Size 文本框：用于设置测试点的网格大小。系统默认为1mil 大小。Allow testpoint uner component 件下面。复选项 Top 、 Bottom 等选择可以将测试点放置在哪些层面上。

33、右边多项复选项设置所允许的测试点的放置层和放置次序。系统默认为一切规那么都选中。TestpointUsage628所示。图 6 28 测试点用法设置该设置关于话框犹如下选项：Allowmultipletestpointsonsamenet多个测试点存在。Testpoint 选项区域中的单项选择项选择关于测试点的处理，可以是Require(必需理) 、Invali 无效的测试点和ontcare 可忽略的测试点。电路板制板规那么Manufacturing 1. Minimum annular Ring 最小焊盘环宽选项区域设置10 。AcuteAngle 90。Holesize 导孔直径设置选项区

34、域设置该规那么用于设置导孔的内直径大小。可以指定导孔的内直径的最大值和最小值。Measurement Metho 下拉列表中有两种选项：Absolute 以绝关于尺寸来设计， Percent以相关于的比例来设计采用绝关于尺寸的导孔直径设置关于话框如图629所mil为单位。图 6 29 导孔直径设置关于话框LayersPais 使用板层关于选项区域设置layers pairs 设置。Protel XP 10 种布线规那么进行了介绍，在设计规那么中介绍它设计到很多算法的知识。掌握这些规那么的设置，就能设计出高质量的PCB 电路。双面板布线技巧一 双面板布线技巧(4 6 8 层) 自动布线的优缺陷以

35、及模拟电路布线的考前须知PCB 低，电路密度比拟小时)采用自动布线是没有问题的。但是，在设计模拟、混合信号或带来严重的电路性能问题。1 中显示了一个采用自动布线设计的双面板的顶层。此双面板的底层如2 所示，这些布线层的电路原理图如图3a 3b 经仔细考虑，将器件手工放在板上，以便将数字和模拟器件分开放置。(12A/MCP32022.5VMCP4125)放在电路板的最右侧，这种布局确保了这些模拟芯片下面不会有数字地信号经过。3a 3b 5 i/t 效应。遍的做法是将地平面布在电路板顶层，以降低电磁干扰。图 1 3 所示电路原理图设计的电路板的顶层图 2 3 所示电路原理图设计的电路板的底层图 3

36、a 24 5 中布线的电路原理图图 3b 24 5 有无地平面时的电流回路设计关于于电流回路，需要注意如下根本事项：如果使用走线，应将其尽快加粗。PCB 末端指距离电源连接端最远的点。应防止地环路。(6)。6 U2 4 5 条准那么，是可以这样做的。数字电流不应流经模拟器件。V = Li/t， 其中 V 是持续时间。关于地线阻抗局部的影响，其计算公式为V= RI, 是产生的电压， R 面或接地走线上的这些电压变化，将改变信号链中信号和地之间的关系(即信号的关于地电压)。高速电流不应流经低速器件。Li/t ；关于于地平面或接地走线 = RI 图 4 3 所示电路原理图设计的电路板的顶层图 5 3

37、 所示电路原理图设计的电路板的底层图 6 星形布线策略来处理电流回路图 7 分隔开的地平面有时比连续的地平面有效，图 b)接地布线策略比图 a) 的接地策略理想不管使用何种技术，接地回路必需设计为最小阻抗和容抗。开模拟和数字地平面的有效方法如图7 所示。图 7 4 5 的布线也采用了这种技术。是最优方案了。本文就旁路电容、电源、地线设计、电压误差和由PCB 布线引起的电磁干扰 (EMI)等几个方面，讨论模拟和数字布线的根本相似之处及差异。模拟和数字布线策略的相似之处旁路或去耦电容。1 所示。电容取值范围为推荐值的1/10 10 (0.1mF 电容)10mF 电容)。图 1 PCB 都应较短图

38、2 电路板的电子元器件和线路受电磁干扰的可能性比拟大“备用电荷是有V = LI/t其中，V = 电压的变化；L = 电路板走线感抗；I = 流经走线的电流变化；t =电流变化的时间。因此，鉴于多种原因，在供电电源处或有源器件的电源引脚处施加旁路(或去耦)电容是较好的做法。电源线和地线要布在一起合不当，会设计出系统环路，并且很可能会产生噪声。电源线和地线配合不当的PCB 设计例如如图 2 所示。此电路板上，设计出的环路面积为 697cm2。采用图 3 所示的方法，电路板上或电路板外的辐射噪声在环路中感应电压的可能性可大为降低。模拟和数字领域布线策略的不同之处地平面是个难题I/t(电流随时间的变化

39、) 数字电路可容忍地平面上的大量噪声，而不会出现问题。图 4 (a)将数字开关动作和模拟电路隔离，将电路的数字和模拟局部分开。 (b) 要尽可能将高频和低频分开，高频元件要靠近电路板的接插件5 在PCB 在一条走线上的快速电压变化，可在另一条走线上产生电流信号图 6 如果不注意走线的放置，PCB 中的走线可能产生线路感抗和互感。这种寄生电感关于于包含数字开关电路的电路运行是非常有害的元件的位置如上所述，在每个PCB )要分“(压噪声容限)；相反，模拟电路的电压噪声容限就小得多。两者之中，模拟电路关于开关噪声最为敏感。在混合信号系统的布线中，这两种电路要分隔开，如图4 所示。PCB 设计产生的寄

40、生元件PCB 5 (V/t) 快速电压瞬变最常发生在模拟信号设计的数字侧 在电种情况下，长度L 降低，两条走线之间的容抗也会降低。条走线将削弱产生干扰的电场，如图5 所示。6 数字电路中比拟常见，因为数字电路中存在较大的瞬时开关电流。安静的模拟线路和噪声 I/O 路的电容耦合。结语数字和模拟范围确定后，谨慎地布线关于获得成功的PCB 略的差异。三、寄生元件危害最大的情况PCB 的寄生电阻由元件之间的走线形成；电路板上的走线、焊盘和平行走线会产生寄PCB 时，一切这些寄生元件都可能关于电路的有效性产生干扰。本文将关于最棘手的电路板寄生元件类型 图 1 在PCB 在，在一条走线上的快速电压变化会在

41、另一条走线上产生电流信号。图 2 8 65536 16 /A 转换器。如果系统中的V 5V/A 转换器的分辩率或LSB 大76.3mV。图 3 2 噪声，这是因为在特定数字走线上的数据输入码随着数字电位器的编程需求而改变。寄生电容的危害大多数寄生电容都是靠近放置两条平行走线引起的1 算这种电容值。2 中的电路就很可能存在这种问题。2 8 位数字电位器和三个CMOS 运算放16 /A 转换器。在此图的左侧，在V 和地之间跨接了两个数字电位器(U3a 和 U3b)(U4a 和 U4b)的正相输入端。数字电位U2 U3 (U1)SPI 8 位乘法型/A V /A 转换器的LSB 大小等于19.61m

42、V。这两个数字电位器的抽头都诀别连接到两个配置了缓冲器的运放的正相输入端放大器配置为其输出摆幅限制不会超出第二级放大器的输入范围。图 4 在此示波器照片中，最上面的波形取自()，第二个波形取自5(相邻模拟走线上的噪声)，最下面的波形取自 TP10(16 位 /A 转换器输出端的噪声)。图 5 根本消除了在前面布线中造成干扰的数字噪声。图 6 16 /A 器编程的数字信号没有造成数字噪声。为使此电路具有 16 位 /A (U2a)跨接在两个运放(U4a 和U4b)U3a 和U3b 如果 V 5V，可以将U3a 和U3b 19.61mV8 位数字电位器R3，那么自左至右整个电路的LSB 大小为 7

43、6.3mV。此电路获得最1 所示。2 3 改良。 的抽头连接到 U4a 置进行编程的数字码。系统中关于数字电位器编程的数字信号沿着走线逐渐传输到输出直流电压的模拟线 路。此噪声经过电路的模拟局部一直传递到第三个数字电位器(U5a)。第三个数字电位5 的布线方案。改变布线的结果如图 6 所示。将模拟和数字走线仔细分开后，电路成为非常 干16 位/A 转换器。图中的波形是第三个数字电位器的单码转换结果76.29mV结语数字和模拟范围确定后，谨慎布线关于获得成功的PCB 距离来防止。高速 PCB 走线规那么PCB 设计工程师最根本的工作技能之一。走线的好坏将直接影响到整个系统的Layout 得以实现

44、并且验证，由此可见，布线在高PCB 直角走线直角走线一般是 PCB 布线中要求尽快防止的情况，也简直成为衡量布线好坏的标准之一， 那么直角走线究竟会关于信号传输产生多大的影响呢？从原理上说变化的情况。直角走线的关于信号的影响就是主要表达在三个方面载，减缓上升时间；二是阻抗不连续会造成信号的反射；三是直角尖端产生的EMI。传输线的直角带来的寄生电容可以由下面这个经验公式来计算：C=61W(Er)1/2/Z0W r 指就是传输线的特征阻抗。举个例子，关于于一个4Mils 50 r 4.30.0101pF升时间变化量：经过计算可以看出，直角走线带来的电容效应是极其微小的。，一般直角走线导致的阻抗变化

45、在 7%-20%0.1 W/2 W/2 时间又恢复到正常的阻抗，整个发生阻抗变化的时间极短，往往在10ps 之内，这样快而且微小的变化关于一般的信号传输来说简直是可以忽略的。很多人关于直角走线都有这样的理解，认为尖端容易发射或接受电磁波，产生 EMI，这也成直线产生很鲜明的 EMI。也许目前的仪器性能，测试水平制约了测试的精确性，但至少说明了一个问题，直角走线的辐射已经小于仪器本身的测量误差。GHz 以下的应用中，其产生的任何TRPCB设计工程师的重点还是应该放在布局，电源/地设计，走线设计，过孔等其他方面。当然，不管直角走线带来 10GHzRF设计领域，这些小小的直角都可能成为高速问题的重点

46、关于象。差分走线差分信号ifferential Signal在高速电路设计中的应用越来越广泛，电路中最关键的信号往往都要采用差分结构设计，什么另它这么倍受青睐呢？在 PCB 设计中又如何能保证其良好的性能呢？带着这两个问题，我们进行下一局部的讨论。01差分信号和普通的单端信号走线相比，最鲜明的优势表达在以下三个方面：能有效克制 EMI互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少。low voltage ifferential signaling就是指这种小振幅差分信号技术。PCB 工程师来说，最关切的还是如何确保在实际走线中能完全发挥差分走线的这些优势。也许只要是接触过Layout PCB

47、差分信号设计中几个常见的误区。1-8-15 Q3,Q4 的发射极电流是等值，反向的，他们I1=01-8-16 是单端信号和差分信号的地磁场分布示意图。PCB 1020%1-8-17 不管参考平面的不连续关于差分走线的影响没有关于普通的单端走线来的严重EMI，要尽快防止。也有些设计人员认为，可以去掉差分走线下方的EMI 辐射，这种做法弊大于利。PCB 1 2 310%以内，只相当于一个过孔造成的反射，这关于信号EMI。可以这么说，PCB 差分走线的设计中最重要的规那么就是匹配线长，其它的规那么都可以根据设计要求和实际应用进行灵活处理。EMI 如何才能保证差分走线具有良好的隔离和屏蔽呢？增大与其它

48、信号走线的间距是最根本的 4 10GIC PCB 设计中经常会用采用，被称为CPW 结构， 2Z01-8-19。GHz EMI 500Mils 3 米之外的辐射能量衰减已经到达60BFCC 所以设计者根本不用过分担忧差分线耦合不够而造成电磁不兼容问题。蛇形线Layout 中经常使用的一类走线方式。其主要目的就是为了调节延时，满足系统时S1-8-21 所示。很鲜明，信号在蛇形走线上传 越小，Lp 越大，那么耦合程度也下面是给 Layout 工程师处理蛇形线时的几点建议：S3H，H S足够大，就简直能完全防止相互的耦合效应。Lp 和。带状线Strip-Line或者埋式微带线Embee Micro-

49、stripMicro-strip走线。1-8-20 C 耦合。高速 PCB 只作时序匹配之用而无其它目的。有时可以考虑螺旋走线的方式进行绕线，仿真说明，其效果要优于正常的蛇形走线。按单元电路的功能可以把它们分成假设干类，每一类又有好多种，全部单元电路大约总有几百种。下面我们选最常用的根本单元电路来介绍。让我们从电源电路开始。一、电源电路的功能和组成每 个电子设备都有一个供应能量的电源电路。电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。常见的家用电器中多数要用到直流电源。直流电源的最简单的供电方法是 用电池。但电池有本钱高、体积大、需要不时更换蓄电池那么要经常充电的缺陷，因此最经济可靠而又方便的是使

50、用整流电源。电 子电路中的电源一般是低压直流电，所以要想从 220 伏市电变幻成直流电，应该先把220流电中的交流成分后才能得到直流电。有的电子设备关于电源的质量要求很高， 所以有时还需要再增加一个稳压电路。因此整流电源的组成一般有四大局部，见图 1 。其中变压电路其实就是一个铁芯变压器，需要介绍的只是后面三种单元电路。二、整流电路整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。 1 半波整流半波整流电路只需一个二极管，见图 2 a 。在交流电正半周时 V 导通，负半周时 V 截止，负载 R 上得到的是脉动的直流电 2 全波整流2 b 。负载 R L 上得到的是脉动的

51、全波整流电流，输出电压比半波整流电路高。 3 全波桥式整流用 4 个二极管组成的桥式整流电路可以使用只有单个次级线圈的变压器，见图 2 c 。负载上的电流波形和输出电压值与全波整流电路相同。 4 倍压整流用多个二极管和 电容器可以获得较高的直流电压。图 2 是一个二倍压整流电路。当 U2 为负半周时 V1 导通， C1 被充电， C1 上最高电压可接近 1.4U2 ；当 U2 正半周时 V2 导通， C1 上的电压和 U2 叠加在一起关于 C2 充电，使 C2 上电压接近 2.8U2 ，是C1 上电压的 2 倍，所以叫倍压整流电路。三、滤波电路滑的直流电。 1 电容滤波把电容器和负载并且联，如

52、图 3 a ，正半周时电容被充电，负半周时电容放电， 就可使负载上得到平滑的直流电。 2 电感滤波把电感和负载串联起来，如图 3 b ，也能滤除脉动电流中的交流成分。 3 L 、 C 滤波用 1 个电感和 1LL 3c1 个电感和 2型，见图 3 ，这是滤波效果较好的电路。 4 RC 滤波电感器的本钱高、体积大，所以在电流不太大的电子电路中常用电阻器取代电感器而组成 RC 滤波电路。同样，它也有 L 型，见图 3 e ； 型，见图 3 f 。四、稳压电路交流电网电压的波动和负载电流的变化都会使整流电源的输出电压和电流随之变动，因此要求较高的电子电路必需使用稳压电源。(1 稳压管并且联稳压电路用

53、一个稳压管和负载并且联的电路是最简单的稳压电路，见图 4 a 。图中 R 是限流电阻。这个电路的输出电流很小，它的输出电压等于稳压管的稳定电压值 V Z 。(2 串联型稳压电路有放大和负反映作用的串联型稳压电路是最常用的稳压电路。它的电路和框图见图 4 bcR3 、 R4 中检测出输出电压的变动，与基准电压 V Z 比拟并且经放大器 VT2 放大后加到调整管 VT1 上，使调整管两端的电出电压可调的电路，用运算放 大器作比拟放大的电路，以及增加扶助电源和过流保护电路等。 3 开关型稳压电路近年来广泛应用的新型稳压电源是开关型稳压电源。它的调整管工作在开关状态， 本身功耗很小，所以有效率高、体积

54、小等优点，但电路比拟复杂。4 L 和电容 C 是储能和滤波元件，二极管 V 是调整管在关断状态时为 L 、 C 滤波器提供电的体积不很大，输出电压中的高次谐波也不多。R3 、 R4VT 的导通和截止时间的。如果输出电压 U 0 因为电网电压或负载电流的变动而降低，就会使矩形波发生器的L 、 C输出电压 U 0 被提升，到达了稳定输出电压的目的。 4 集成化稳压电路近年来已有大量集成稳压器产品问世，品种很多，结构也各不相同。目前用得较多 的有三端集成稳压器，有输出正电压的 CW7800 系列和输出负电压的 CW7900 系列等产品。输出电流从 0.1A 3A5V 、 6V9V 、 12V15V

55、、 18V 、 24V 等多种。图 4 e 是一个三端稳压器电路。图中 C 是主滤波电容， C1 、 C2 是消除寄生振荡的电容 ,V 是为防止输入短路烧坏集成块而使用的保护二极管。五、电源电路读图要点和举例电源电路是电子电路中比拟简单然而却是应用最广的电路。拿到一张电NPN 和 PNP几组输出。读图时必需分清各组输出电压的数值和极性。在组装和维 修时也要读懂了。例 1 电热毯控温电路图 5 是一个电热毯电路。开关在“ 1 的位置是低温档。 220 伏市电经二极管后接到电热毯，因为是半波整流，电热毯两端所加的是约 100 伏的脉2220市电直接接到电热毯上，所以是高温档。例 2 高压电子灭蚊蝇

56、器图 6 是利用倍压整流原理得到小电流直流高压电的灭蚊蝇器。 220 伏交流经过四倍压整流后输出电压可达 1100体放电把蝇击毙。苍蝇尸体落下后，电容器又被 充电，电网又恢复高压。这个高压电网电流很小，因此关于人无害。3黑光灯，就可以诱杀蚊虫和有害昆虫。例 3 实用稳压电源图 73 92 c 不同，实际上它就是桥式整流电路。 这个电路使用 PNP 型二极管的正向压降都是根本不变的，因此可用二极管代替稳压管。 2AP 型二极0.3 伏， 2CP 型约是 0.72CZ 型约是 1 伏。图中用2CZ 二极管作基准电压。 取样电阻是一个电位器，所以输出电压是可调的。就是一个放大器。放大电路的用途和组成

57、读放大电路图时也还是依照“逐级分解、抓住关键、细致分析、全面综是电路往往加有负反 馈，这种反映有时在本级内，有时是从后级反映到前级， 个电路串通起来进行全面综 合。下面我们介绍几种常见的放大电路。低频电压放大器低频电压放大器是指工作频率在 20 赫 20 千赫之间、输出要求有一定电压值而不要求很强的电流的放大器。 1 共发射极放大电路图 1aC1C2 是输出电容， VT 就是起放大作用的器件， RB 是基极偏置电阻 ,RC 是集电极负载电1 、 3 端是输入， 2 、 3 端是输出。 31 b1 c 2 分压式偏置共发射极放大电路图 2 比图 1 多用 3 个元件。基极电压是由 RB1 和 R

58、B2所以称为分压偏置。发射极中增加电阻 RECE ， CERERB2 上电压和 RE 上电压的差用最广的放大电路。 3 射极输出器图 3 a 是一个射极输出器。它的输出电压是从射极输出的。图 3 b 是它的交流通路图，可以看到它是共集电极放大电路。这个图中，晶体管真正的输入是 V iV o 的差值，所以这是一个交1 而接近 1 4 低频放大器的耦合一个放大器通常有好几级，级与级之间的联系就称为耦合。放大器的级间耦合方式有三种： RC 耦合，见图 4 a 。优点是简单、本钱低。但性能不是最正确。 变压器耦合，见图 4 b 。优点是阻抗匹配好、输出功率和效率高，但变压器制作比拟麻烦。 直接耦合，见

59、图 4 c 。优点是频带宽，可作直流放大器使用，但前后级工作有遏制，稳定性差，设计制作较麻烦。功率放大器能把输入信号放大并且向负载提供足够大的功率的放大器叫功率放大器。例如收音机的末级放大器就是功率放大器。 1 甲类单管功率放大器图 5 是单管功率放大器， C1 是输入电容， T 是输出变压器。它的集电极负载电阻 Ri 是将负载电阻 R L 经过变压器匝数比折算过来的：RC= N1 N2 2 RL=N 2 RL负载电阻是低阻抗的扬声器，用变压器可以起阻抗变幻作用，使负载得到较大的功率。这个电路不管有没有输入信号，晶体管始终处于导通状态，静态电流比35RC 耦合。 2 乙类推挽功率放大器图 6只

60、有在有信号输入 时管子才导通，这种状态称为乙类工作状态。当输入信号是VT1 导通 VT2VT2 导通 VT1乙类推挽放大器的输出功率较大，失真也小，效率也较高，一般可达60 。 3 OTL 功率放大器OTL很好的功率放大器。为了易于说明，先介绍一个有输入变压器没有输出变压器的 OTL 电路，如图 7 。这个电路使用两个特性相同的晶体管，两组偏置电阻和发射极电阻的阻VT1VT2C 上充有关于地为 12 EcVT1VT2ic1RLVT1 VT2 导通，集电极电流 i c2 的方向如下图， RL 上得到放大了的负半电容器 CVT2 的供电电压。OTLPNP 管和 NPN 管组成的互补关于称式 OTL