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谈谈EDA的布线技巧--《电子制作》

 
  布线是EDA的一个重要的组成部分,是完成电子产品设计的重要步骤。
  在整个PCB制作过程中,以布线的设计过程限定最高,技巧最细、工作量最大。
  PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。布线的方式也有两种:自动布线及交互式布线,在自动布线之前,可以用交互式预先对要求比较严格的线进、行布线,输入端与输出端的边线应避免相邻平行,以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离,两相邻层的布线要互相垂直,平行容易产生寄生耦合。
  自动布线的布通率,依赖于良好的布局,布线规则可以预先约定,包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般先进行试探性布线,然后再试着重新布线,以改进总体效果。
  下面实践经验谈谈几点布线技巧。
  1.电源、地线的处理
  众所周知,电源与地线的处理好坏与否,对于电子产品的质量是起很大作用的。所以对电、地线的布线要认真对待,特别是在中、高频电路中,把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度,以保证产品的质量。尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,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.最精细宽度可达0.05~0.07mm,电源线为1.2~2.5mm。
  对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路,即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用)。用大面积铜层作地线用,在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。另外必要时电源、地线之间应加上去耦电容。
  2.数字电路与模拟电路的共地处理
  现在有许多PCB不再是单一功能电路(数字或模拟电路),而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题,特别是地线上的噪音干扰。
  数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强,对信号线来说,高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件,对地线来说,整个PCB对外界只有—个结点,所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题,而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连,只是在PCB与外界连接的接口处(如插头等)。数字地与模拟地有一点短接,请注意,只有—个连接点。也有在PCB上不共地的,这由系统设计来决定。
  3.信号线布在电(地)层上
  在多层印制板布线时,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给生产增加一定的工作量,成本也相应增加了,为解决这个矛盾,可以考虑在电(地)层上进行布线。
  首先应考虑用电源层,其次才是地层。因为最好是保留地层的完整性。
  4.大面积导体中连接管脚的处理
  在大面积的接地(电)中,常用元器件的连接脚与其连接,对连接脚的处理需要进行综合的考虑,就电气性能而言,元件引线的焊盘与铜面满接为好,但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如:①焊接需要大功率加热器。②容易造成虚焊点。所以兼顾电气性能与工艺需要,做成十字花焊盘,称之为热隔离(heatshiELD)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)层脚的处理相同。
  5.布线中网络系统的作用
  在许多EDA系统中,布线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,图纸的数据量过大,这必然对设备的存贮空间有更高的要求,同时也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响。而有些通路是无效的,如被元件引线的焊盘占用的或被安装孔、定们孔所占用的等。网格过疏,通路太少对布通率的影响极大。所以要有—个疏密合理的网格系统来支持布线的进行。
  标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸(2.54mm),所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸(2.54mm)或小于0.1英寸的整倍数,如:0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。
  6.设计规则检查(DRC)
  布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求,—般检查有如下几个方面:
  线与线、线与元件焊盘、线与贯通孔。
  元件焊盘与贯通孔、贯通孔与贯通孑L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合适,电源与地线之间是否紧耦合(低的波阻抗).在PCB中是否还有能让地线加宽的地方。
  对于关键的信号线是否采取了最佳措施,如长度最短,加保护线,输入线及输出线被明显地分开。
  模拟电路和数字电路部分是否有各自独立的地线。
  后加在PCB中的图形(如图标、注标)是否会造成信号短路。
  对一些不理想的线形进行修改。
  在PCB上是否加有工艺线,阻焊是否符合生产工艺的要求,阻焊尺寸是否合适,字符标志是否压在器件焊盘上,以免影响电装质量。
  多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小,如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。
  对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了,它浪费了许多宝贵的布线通道,为解决这一矛盾,出现了盲孔和埋孔技术,它不仅完成了导通孔的作用,还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便,更加流畅,更为完善。PCB板的设计过程是一个既复杂而又简单的过程,要想很好地掌握它,设计人员只有多动手、多实践才能真正领会掌握其中的技巧。