PCB佈線需要遵循的一些基本規則

佈線是PCB設計的重要組成部分,也是整個PCB設計中工作量最大和最耗時間的部分,工程師在進行PCB佈線工作時,需要遵循一些基本的規則,如倒角規則、3W規則等。

PCB佈線需要遵循的一些基本規則

地線迴路規則

PCB佈線需要遵循的一些基本規則

環路最小規則,即訊號線與其迴路構成的環面積要儘可能小,環面積越小,對外的輻射越少,接收外界的干擾也越小。

針對這一規則,在地平面分割時,要考慮到地平面與重要訊號走線的分佈,防止由於地平面開槽等帶來的問題;

在雙層板設計中,在為電源留下足夠空間的情況下,應該將留下的部分用參考地填充,且增加一些必要的地過空孔,將雙面地訊號有效連線起來,對一些關鍵訊號儘量採用地線隔離,對一些頻率較高的設計,需特別考慮其地平面訊號迴路問題,建議採用多層板為宜。

遮蔽保護規則

PCB佈線需要遵循的一些基本規則

對應地線迴路規則,實際上也是為了儘量減小訊號的迴路面積,多見於一些比較重要的訊號,如時鐘訊號,同步訊號;

對一些特別重要,頻率特別高的訊號,應該考慮採用銅軸電纜遮蔽結構設計,即將所佈的線上下左右用地線隔離,而且還要考慮好如何有效的讓遮蔽地與實際地平面有效結合。

串擾控制規則

串擾(CrossTalk)是指PCB上不同網路之間因較長的平行佈線引起的相互干擾,主要是由於平行線間的分佈電容和分佈電感的作用。克服串擾的主要措施是:

加大平行佈線的間距,遵循3W規則;

在平行線間插入接地的隔離線;

減小布線層與地平面的距離。

3W規則

PCB佈線需要遵循的一些基本規則

為了減少線間串擾,應保證線間距足夠大,當線中心間距不少於3倍線寬時,則可保持70%的電場不互相干擾,稱為3W規則。如要達到98%的電場不互相干擾,可使用10W的間距。

走線的方向控制規則

PCB佈線需要遵循的一些基本規則

走線的方向控制規則,即相鄰層的走線方向成正交結構。避免將不同的訊號線在相鄰層走成同一方向,以減少不必要的層間竄擾;當由於板結構限制(如某些背板)難以避免出現該情況,特別是訊號速率較高時,應考慮用地平面隔離各佈線層,用地訊號線隔離各訊號線。

走線的開環檢查規則

PCB佈線需要遵循的一些基本規則

一般不允許出現一端浮空的佈線(Dangling Line),主要是為了避免產生“天線效應”, 減少不必要的干擾輻射和接受,否則可能帶來不可預知的結果。

走線閉環檢查規則

PCB佈線需要遵循的一些基本規則

防止訊號線在不同層間形成自環。在多層板設計中容易發生此類問題,自環將引起輻射干擾。

倒角規則

PCB佈線需要遵循的一些基本規則

PCB設計中應避免產生銳角和直角,產生不必要的輻射,同時工藝效能也不好。

器件去藕規則

PCB佈線需要遵循的一些基本規則

在印製版上增加必要的去藕電容,濾除電源上的干擾訊號,使電源訊號穩定。推薦電源經過濾波電容後連到電源管腳上。

電源地平面完整性規則

PCB佈線需要遵循的一些基本規則

對於導通孔密集的區域,要注意避免孔在電源和地層的挖空區域相互連線,形成對平面層的分割,從而破壞平面層的完整性,並進而導致訊號線在地層的迴路面積增大。為避免破壞平面層,做Fanout時過孔間距至少保證能走一根訊號線。

電源地平面層重疊規則

PCB佈線需要遵循的一些基本規則

不同電源層在空間上要避免重疊。主要是為了減少不同電源之間的干擾,特別是一些電壓相差很大的電源之間,電源平面的重疊問題一定要設法避免,難以避免時可考慮中間隔地層。

20H規則

PCB佈線需要遵循的一些基本規則

由於電源層與地層之間的電場是變化的,在板的邊緣會向外輻射電磁干擾。稱為邊沿效應。

解決的辦法是將電源層內縮,使得電場只在接地層的範圍內傳導。以一個H(電源和 地之間的介質厚度)為單位,若內縮20H則可以將70%的電場限制在接地層邊沿內;內縮100H 則可以將98%的電場限制在內。