在講解PCB布線完成后的檢查工作之前，先為大家介紹三種PCB的特殊走線技巧。將從直角走線，差分走線，蛇形線三個(gè)方面來闡述PCB LAYOUT的走線： 

 

    一、直角走線(三個(gè)方面) 

 

    直角走線的對信號的影響就是主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是拐角可以等效為傳輸線上的容性負(fù)載，減緩上升時(shí)間;二是阻抗不連續(xù)會(huì)造成信號的反射;三是直角尖端產(chǎn)生的EMI，到10GHz以上的RF設(shè)計(jì)領(lǐng)域，這些小小的直角都可能成為高速問題的重點(diǎn)對象。 

 

 

 

二、差分走線(“等長、等距、參考平面”) 

  

    何為差分信號(Differential Signal)?通俗地說就是驅(qū)動(dòng)端發(fā)送兩個(gè)等值、反相的信號，接收端通過比較這兩個(gè)電壓的差值來判斷邏輯狀態(tài)“0”還是“1”。而承載差分信號的那一對走線就稱為差分走線。差分信號和普通的單端信號走線相比，最明顯的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下三方面： 

 

    1、抗干擾能力強(qiáng)，因?yàn)閮筛罘肿呔€之間的耦合很好，當(dāng)外界存在噪聲干擾時(shí)，幾乎是同時(shí)被耦合到兩條線上，而接收端關(guān)心的只是兩信號的差值，所以外界的共模噪聲可被完全抵消。 

 

    2、能有效抑制EMI，同樣的道理，由于兩根信號的極性相反，他們對外輻射的電磁場可以相互抵消，耦合的越緊密，泄放到外界的電磁能量越少。 

 

    3、時(shí)序定位精確，由于差分信號的開關(guān)變化是位于兩個(gè)信號的交點(diǎn)，而不像普通單端信號依靠高低兩個(gè)閾值電壓判斷，因而受工藝，溫度的影響小，能降低時(shí)序上的誤差，同時(shí)也更適合于低幅度信號的電路。目前流行的LVDS(low voltage differential signaling)就是指這種小振幅差分信號技術(shù)。 

 

    三、蛇形線(調(diào)節(jié)延時(shí)) 

 

    蛇形線是Layout中經(jīng)常使用的一類走線方式。其主要目的就是為了調(diào)節(jié)延時(shí)，滿足系統(tǒng)時(shí)序設(shè)計(jì)要求。其中最關(guān)鍵的兩個(gè)參數(shù)就是平行耦合長度(Lp)和耦合距離(S)，很明顯，信號在蛇形走線上傳輸時(shí)，相互平行的線段之間會(huì)發(fā)生耦合，呈差模形式，S越小，Lp越大，則耦合程度也越大?？赡軙?huì)導(dǎo)致傳輸延時(shí)減小，以及由于串?dāng)_而大大降低信號的質(zhì)量，其機(jī)理可以參考對共模和差模串?dāng)_的分析。下面是給Layout工程師處理蛇形線時(shí)的幾點(diǎn)建議： 

 

    1、盡量增加平行線段的距離(S)，至少大于3H，H指信號走線到參考平面的距離。通俗的說就是繞大彎走線，只要S足夠大，就幾乎能完全避免相互的耦合效應(yīng)。 

 

    2、減小耦合長度Lp，當(dāng)兩倍的Lp延時(shí)接近或超過信號上升時(shí)間時(shí)，產(chǎn)生的串?dāng)_將達(dá)到飽和。 

 

    3、帶狀線(Strip-Line)或者埋式微帶線(Embedded Micro-strip)的蛇形線引起的信號傳輸延時(shí)小于微帶走線(Micro-strip)。理論上，帶狀線不會(huì)因?yàn)椴钅４當(dāng)_影響傳輸速率。 

 

    4、高速以及對時(shí)序要求較為嚴(yán)格的信號線，盡量不要走蛇形線，尤其不能在小范圍內(nèi)蜿蜒走線。 

 

    5、可以經(jīng)常采用任意角度的蛇形走線，能有效的減少相互間的耦合。 

 

    6、高速PCB設(shè)計(jì)中，蛇形線沒有所謂濾波或抗干擾的能力，只可能降低信號質(zhì)量，所以只作時(shí)序匹配之用而無其它目的。 

 

    7、有時(shí)可以考慮螺旋走線的方式進(jìn)行繞線，仿真表明，其效果要優(yōu)于正常的蛇形走線。 

 

    手術(shù)很重要，術(shù)后恢復(fù)也必不可少!講完了PCB布線，那么布完線就完事了嗎?很顯然，不是!PCB布線后檢查工作也很必須，那么如何對PCB設(shè)計(jì)中布線進(jìn)行檢查，為后來設(shè)計(jì)鋪好路呢?請看下文! 

 

    通用PCB設(shè)計(jì)圖檢查項(xiàng)目 

 

    1)電路分析了沒有?為了平滑信號電路劃分成基本單元沒有? 

 

    2)電路允許采用短的或隔離開的關(guān)鍵引線嗎? 

 

    3)必須屏蔽的地方，有效地屏蔽了嗎? 

 

    4)充分利用了基本網(wǎng)格圖形沒有? 

 

    5)印制電路板的尺寸是否為最佳尺寸? 

 

    6)是否盡可能使用選擇的導(dǎo)線寬度和間距? 

 

    7)是否采用了優(yōu)選的焊盤尺寸和孔的尺寸? 

 

    8)照相底版和簡圖是否合適? 

 

    9)使用的跨接線是否最少?跨接線要穿過元件和附件嗎? 

 

    l0)裝配后字母看得見嗎?其尺寸和型號正確嗎? 

 

    11)為了防止起泡，大面積的銅箔開窗口了沒有? 

 

    12)有工具定位孔嗎? 

 

    PCB電氣特性檢查項(xiàng)目： 

 

    1)是否分析了導(dǎo)線電阻、電感、電容的影響?尤其是對關(guān)鍵的壓降相接地的影析了嗎? 

 

    2)導(dǎo)線附件的間距和形狀是否符合絕緣要求? 

 

    3)在關(guān)鍵之處是否控制和規(guī)定了絕緣電阻值? 

 

    4)是否充分識別了極性? 

 

    5)從幾何學(xué)的角度衡量了導(dǎo)線間距對泄漏電阻、電壓的影向嗎? 

 

    6)改變表面涂覆層的介質(zhì)經(jīng)過鑒定了嗎? 

 

    PCB物理特性檢查項(xiàng)目： 

 

    1)所有焊盤及其位置是否適合總裝? 

 

    2)裝配好的印制電路板是否能滿足沖擊和振功條件? 

 

    3)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)元件的間距是多大? 

 

    4)安裝不牢固的元件或較重的部件固定好了嗎? 

 

    5)發(fā)熱元件散熱冷卻正確嗎?或者與印制電路板和其它熱敏元件隔離了嗎? 

 

    6)分壓器和其它多引線元件定位正確嗎? 

 

    7)元件安排和定向便于檢查嗎? 

 

    8)是否消除了印制電路板上和整個(gè)印制電路板組裝件上的所有可能產(chǎn)生的干擾? 

 

    9)定位孔的尺寸是否正確? 

 

    10)公差是否完全及合理? 

 

    11)控制和簽定過所有涂覆層的物理特性沒有? 

 

    12)孔和引線直徑比是否公能接受的范圍內(nèi)? 

 

    PCB機(jī)械設(shè)計(jì)因素： 

 

    雖然印制電路板采取機(jī)械方法支撐元件，但它不能作為整個(gè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)件來使用。在印制版的邊沿部分，至少每隔5英寸進(jìn)行一定的文撐。選擇和設(shè)計(jì)印制電路板必須考慮的因素如下; 

 

    1)印制電路板的結(jié)構(gòu)——尺寸和形狀。 

 

    2)需要的機(jī)械附件和插頭(座)的類型。 

 

    3)電路與其它電路及環(huán)境條件的適應(yīng)性。 

 

    4)根據(jù)一些因素，例如受熱和灰塵來考慮垂直或水平安裝印制電路板。 

 

    5)需要特別注意的一些環(huán)境因素，例如散熱、通風(fēng)、沖擊、振動(dòng)、濕度。灰塵、鹽霧以及輻射線。 

 

    6)支撐的程度。 

 

    7)保持和固定。 

 

    8)容易取下來。 

 

    PCB印制電路板的安裝要求： 

 

    至少應(yīng)該在印制電路板三個(gè)邊沿邊緣1英寸的范圍內(nèi)支撐。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，厚度為0.031——0.062英寸的印制電路板支撐點(diǎn)的間距至少應(yīng)為4英寸;厚度大于0.093英寸的印制電路板，其支撐點(diǎn)的間距至少應(yīng)為5英寸。采取這一措施可提高印制電路板的剛性，并破壞印制電路板可能出現(xiàn)的諧振。 

 

    某種印制電路板通常要在考慮下列因素之后，才能決定它們所采用的安裝技術(shù)。 

 

    1)印制電路板的尺寸和形狀。 

 

    2)輸入、輸出端接數(shù)。 

 

    3)可以利用的設(shè)備空間。 

 

    4)所希望的裝卸方便性。 

 

    5)安裝附件的類型。 

 

    6)要求的散熱性。 

 

    7)要求的可屏蔽性。 

 

    8)電路的類型及與其它電路的相互關(guān)系。 

 

    印制電路板的撥出要求： 

 

    1)不需要安裝元件的印制電路板面積。 

 

    2)插拔工具對兩印制電路板間安裝距離的影響。 

 

    3)在印制電路板設(shè)計(jì)中要專門準(zhǔn)備安裝孔和槽。 

 

    4)插撥工具要放在設(shè)備中使用時(shí)，尤其是要考慮它的尺寸。 

 

    5)需要一個(gè)插拔裝置，通常用鉚釘把它永久性地固定在印制電路板組裝件上。 

 

    6)在印制電路板的安裝機(jī)架中，要求特殊設(shè)計(jì)如負(fù)載軸承凸緣。 

 

    7)所用插拔工具與印制電路板的尺寸、形狀和厚度的適應(yīng)性。 

 

    8)使用插拔工具所涉及的成本，既包括工具的價(jià)錢，也包括所增加的支出。 

 

    9)為了緊固和使用插拔工具，而要求在一定程度上可進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。 

 

    PCB機(jī)械方面的考慮： 

 

    對印制線路組裝件有重要影響的基材特性是：吸水性、熱膨張系數(shù)、耐熱特性、抗撓曲強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和硬度。 

 

    所有這些特性既影響印制電路板結(jié)構(gòu)的功能，也影響印制電路板結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)率。 

 

    對于大多數(shù)應(yīng)用場合來說，印制線路板的介質(zhì)基襯是下述幾種基材當(dāng)中的一種： 

 

    1)酚醛浸漬紙。 

   

    2)丙烯酸—聚酯浸漬無規(guī)則排列的玻璃氈。 

 

    3)環(huán)氧浸漬紙。 

 

    4)環(huán)氧浸漬玻璃布。 

 

    每種基材可以是阻燃的或是可燃的。上述1、2、3是可以沖制的。金屬化孔印制電路板最常用的材料是環(huán)氧—玻璃布，它的尺寸穩(wěn)定性適合 

 

    于高密度線路使用，并且能使金屬化孔中產(chǎn)生裂紋的情況最少發(fā)生。 

 

    環(huán)氧—玻璃布層壓板的一個(gè)缺點(diǎn)是：在印制電路板的常用厚度范圍內(nèi)難以沖制，由于這個(gè)原因，所有的孔通常都是鉆出來的，并采用仿型 

 

    銑作業(yè)以形成印制電路板的外形。 

 

    PCB電氣考慮： 

 

    在直流或低頻交流場合中，絕緣基材最重要的電氣特性是：絕緣電阻、抗電孤性和印制導(dǎo)線電阻以及擊穿強(qiáng)度。 

 

    而在高頻和微波場合中則是：介電常致、電容、耗散因素。 

 

    而在所有應(yīng)用場合中，印制導(dǎo)線的電流負(fù)載能力都是重要的。 

 

    導(dǎo)線圖形： 

 

    PCB布線路徑和定位 

 

    印制導(dǎo)線在規(guī)定的布線規(guī)則的制約下，應(yīng)該走元件之間最短的路線。盡可能限制平行導(dǎo)線之間的耦合。良好的設(shè)計(jì)，要求布線的層數(shù)最少，在相應(yīng)于所要求的封裝密度下，也要求采用最寬的導(dǎo)線和最大的焊盤尺寸。因?yàn)閳A角和平滑的內(nèi)圃角可能會(huì)避免可能產(chǎn)生的一些電氣和機(jī)械方面的問題，所以應(yīng)該避免在導(dǎo)線中出現(xiàn)尖角和急劇的拐角。 

 

    PCB寬度和厚度： 

 

    剛性印制電路板蝕刻的銅導(dǎo)線的載流量。對于1盎司和2盎司的導(dǎo)線，考慮到蝕刻方法和銅箔厚度的正常變化以及溫差，允許降低標(biāo)稱值的10%(以負(fù)載電流計(jì));對于涂覆了保護(hù)層的印制電路板組裝件(基材厚度小于0.032英寸，銅箔厚度超過3盎司)則元件都降低15%;對于浸焊過的印制電路板則允許降低30%. 

 

    PCB導(dǎo)線間距： 

 

    必須確定導(dǎo)線的最小間距，以消除相鄰導(dǎo)線之間的電壓擊穿或飛弧。間距是可變的，它主要取決于下列因素： 

 

    1)相鄰導(dǎo)線之間的峰值電壓。 

 

    2)大氣壓力(最大工作高度)。 

 

    3)所用涂覆層。 

 

    4)電容耦合參數(shù)。 

 

    關(guān)鍵的阻抗元件或高頻元件一般都放得很靠近，以減小關(guān)鍵的級延遲。變壓器和電感元件應(yīng)該隔離，以防止耦合;電感性的信號導(dǎo)線應(yīng)該成直角地正交布設(shè);由于磁場運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生任何電氣噪聲的元件應(yīng)該隔離，或者進(jìn)行剛性安裝，以防止過分振動(dòng)。 

 

    PCB導(dǎo)線圖形檢查： 

 

    1)導(dǎo)線是否在不犧牲功能的前提下短而直? 

 

    2)是否遵守了導(dǎo)線寬度的限制規(guī)定? 

 

    3)在導(dǎo)線間、導(dǎo)線和安裝孔間、導(dǎo)線和焊盤間……必須保證的最小導(dǎo)線間距留出來沒有? 

 

    4)是否避免了所有導(dǎo)線(包括元件引線)比較靠近的平行布設(shè)? 

 

    5)導(dǎo)線圖形中是否避免了銳角(90℃或小于90℃)? 

 

    PCB設(shè)計(jì)項(xiàng)目檢查項(xiàng)目列表： 

 

    1.檢查原理圖的合理性及正確性; 

 

    2.檢查原理圖的元件封裝的正確性; 

 

    3.強(qiáng)弱電的間距，隔離區(qū)域的間距; 

 

    4.原理圖和PCB圖對應(yīng)檢查，防止網(wǎng)絡(luò)表丟失; 

 

    5.元件的封裝和實(shí)物是否相符; 

 

    6.元件的放置位置是否合適： 

 

    A.元件是否便于安裝與拆卸; 

 

    B.對溫度敏感元件是否距發(fā)熱元件太近; 

 

    C.可產(chǎn)生互感元件距離及方向是否合適; 

 

    D.接插件之間的放置是否對應(yīng)順暢; 

 

    E.便于拔插; 

 

    F.輸入輸出; 

 

    G.強(qiáng)電弱電; 

 

    H.數(shù)字模擬是否交錯(cuò); 

 

    I.上風(fēng)側(cè)和下風(fēng)側(cè)元件的安排; 

 

    7.具有方向性的元件是否進(jìn)行了錯(cuò)誤的翻轉(zhuǎn)而不是旋轉(zhuǎn); 

 

    8.元件管腳的安裝孔是否合適，能否便于插入; 

 

    9.檢查每一個(gè)元件的空腳是否正常，是否為漏線; 

 

    10.檢查同一網(wǎng)絡(luò)表在上下層布線是否有過孔，焊盤通過孔相連，防止斷線，確保線路的完整性; 

 

    11.檢查上下層字符放置是否正確合理，不要放上元件蓋住字符，以便于焊接或維修人員操作; 

 

    12.非常重要的上下層線的連接不要僅僅用直插的元件的焊盤連接，最好也用過孔連接; 

 

    13.插座中電源和信號線的安排要保證信號的完整性和抗干擾性; 

 

    14.注意焊盤和焊孔的比例合適; 

 

    15.各插頭盡可能放在PCB板的邊緣且便于操作; 

 

    16.查看元件標(biāo)號是否與元件相符，各元件擺放盡可能朝同一方向且擺放整齊; 

 

    17.在不違反設(shè)計(jì)規(guī)則的情況下，電源和地線應(yīng)盡可能加粗; 

 

    18.一般情況下，上層走橫線，下層走豎線，且倒角不小于90度; 

 

    19.PCB上的安裝孔大小和分布是否合適，盡可能減小PCB彎曲應(yīng)力; 

 

    20.注意PCB上元件的高低分布和PCB的形狀和大小，確保方便裝配。

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