PCB布线
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来源： 电子设计应用
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PCB布线设计(一)
2004-3-25
双面板布线技巧
在½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½用
双面板。½管多层板(4层、6层及8层)方案在尺寸、噪声和性½方面具有明
显优势，成本压力却促½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½的正确½用和错误½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½用自动布线。通常，纯数字的电路板(尤其信号电平
比较½，电路密度比较小时)采用自动布线是没有问题的。½是，在设计模
拟、混合信号或高速电路板时，如果采用布线½件的自动布线工具，可½会
出现一些问题，甚至很可½带来严重的电路性½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½。
采用这种布线方案时，有几个方面需要注意，½最麻烦的是接地。如果在顶
层布地线，则顶层的器件½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。½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(12½A/D½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：½量采用地平面½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½
对地电流回路的干扰，应½信号走线与地平面垂直；模拟电路½量靠近电路
板边缘放½，数字电路½量靠近电源连接端放½，这样做可以降½由数字开
关引起的di/dt效应。
这两种双面板½在底层布有地平面，这种做法是为了方便工程师解决问题，
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½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。½是，更为普遍的做法是将地平面布在电路板顶层，以降½电磁干扰。
图1
采用自动布线为图3所示电路原理图设计的电路板的顶层
图2
采用自动布线为图3所示电路原理图设计的电路板的底层
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图3a 图1、图2、图4和图5中布线的电路原理图
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图3b 图1、图2、图4和图5中布线的模拟部分电路原理图
有无地平面时的电流回路设计
对于电流回路，需要注意如下基本事项：
1.
如果½用走线，应将其½量加粗。
PCB上的接地连接如要考虑走线时，设计应将走线½量加粗。这是一个½的
经验法则，½要知道，接地线的最小½度是从此点到末端的有效½度，此处
“末端”指距离电源连接端最远的点。
2.
应避免地环路。
3.
如果不½采用地平面，应采用星½连接策略(见图6)。
通过这种方法，地电流独立返回电源连接端。图6中，注意到并非所有器件
½有自己的回路，U1和U2是共用回路的。如遵循以下第4条和第5条准则，是
可以这样做的。
4.
数字电流不应流经模拟器件。
数字器件开关时，回路中的数字电流相½大，½只是瞬时的，这种现象是由
地线的有效感抗和阻抗引起的。对于地平面或接地走线的感抗部分，计算公
式为V
= Ldi/dt，其中V是产生的电压，L是地平面或接地走线的感抗，di是
数字器件的电流变化，dt是持续时间。对地线阻抗部分的½响，其计算公式
为V=
RI,
其中，V是产生的电压，R是地平面或接地走线的阻抗，I是由数字
器件引起的电流变化。经过模拟器件的地平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(即信号的对地电压)。
5.
高速电流不应流经½速器件。
与上述类似，高速电路的地返回信号也会造成地平面的电压发生变化。此干
扰的计算公式和上述相同，对于地平面或接地走线的感抗，V
= Ldi/dt
；
对于地平面或接地走线的阻抗，V
= RI
。与数字电流一样，高速电路的地
平面或接地走线经过模拟器件时，地线上的电压变化会改变信号链中信号和
地之间的关系。
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图4
采用手工走线为图3所示电路原理图设计的电路板的顶层
图5
采用手工走线为图3所示电路原理图设计的电路板的底层
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