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超强PCB布线设计经验谈附原理图

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在当今激烈竞争的电池供电市场中,由于成本指标限制,设计人员常常使用双面板。尽管多
层板(4 层、6 层及8层)方案在尺寸、噪声和性能方面具有明显优势,成本压力却促使工程
师们重新考虑其布线策略,采用双面板。在本文中,我们将讨论自动布线功能的正确使用和
错误使用,有无地平面时电流回路的设计策略,以及对双面板元件布局的建议。
自动布线的优缺点以及模拟电路布线的注意事项
设计PCB 时,往往很想使用自动布线。通常,纯数字的电路板(尤其信号电平比较低,
电路密度比较小时)采用自动布线是没有问题的。但是,在设计模拟、混合信号或高速电路
板时,如果采用布线软件的自动布线工具,可能会出现一些问题,甚至很可能带来严重的电
路性能问题。
例如,图1 中显示了一个采用自动布线设计的双面板的顶层。此双面板的底层如图2
所示,这些布线层的电路原理图如图3a 和图3b所示。设计此混合信号电路板时,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。
采用这种布线方案时,有几个方面需要注意,但最麻烦的是接地。如果在顶层布地线,
则顶层的器件都通过走线接地。器件还在底层接地,顶层和底层的地线通过电路板最右侧的
过孔连接。当检查这种布线策略时,首先发现的弊端是存在多个地环路。另外,还会发现底
层的地线返回路径被水平信号线隔断了。这种接地方案的可取之处是,模拟器件(12 位A/D
转换器MCP3202 和2.5V 参考电压源MCP4125)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。
图3a 和图3b 所示电路的手工布线如图4、图5 所示。在手工布线时,为确保正确实现
电路,需要遵循一些通用的设计准则:尽量采用地平面作为电流回路;将模拟地平面和数字
地平面分开;如果地平面被信号走线隔断,为降低对地电流回路的干扰,应使信号走线与地
平面垂直;模拟电路尽量靠近电路板边缘放置,数字电路尽量靠近电源连接端放置,这样做
可以降低由数字开关引起的di/dt 效应。
这两种双面板都在底层布有地平面,这种做法是为了方便工程师解决问题,使其可快速
明了电路板的布线。厂商的演示板和评估板通常采用这种布线策略。但是,更为普遍的做法
是将地平面布在电路板顶层,以降低电磁干扰。
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