浅谈PCB印制电路板设计的布线方法

2016-03-13柳州铁道职业技术学院刘裕舸

电子世界 2016年1期

关键词：电路板元器件布线

柳州铁道职业技术学院　刘裕舸

浅谈PCB印制电路板设计的布线方法

柳州铁道职业技术学院刘裕舸

【摘要】在电子工程行业中，电路设计是一项必备的技能，在电路的成型过程中，电路板的设计合理性非常重要，这也是电路板工作有效性的主导因素。本文主要分析印制电路板的设计原理、元件与网络的加载以及元件的布线方式。

【关键词】电路板；元器件；布线

0　引言

随着电子系统的盛行，其高密度、高频率以及高集成等特点的电路板越来越多。当前许多电子工程师必然会经历PCB印制电路板的设计。与此同时，因为科技的发展，当前对印制电路板的要求越来越苛刻，其要求的布线工艺越来越高。

1　印制电路板设计原理图

设计原理图是电路板设计的最初项目也是最重要的环节之一。优秀的设计原理图能够使后续的PCB电路板的设计打下殷实基础。经过笔者调查，许多设计者为了减少工作量，便省去了PCB电路板的设计，这样的方式一方面是极容易养成非常恶劣的设计习惯，另一方面在设计较为复杂的电路时，出现错误是难免的[1]。对此，原理图的设计非常重要，首先需要保障原理图的合理性，才能够保障之后电路板的性能正常性，如此才能够制作有用的电路板。

2　印制电路板网络与元器件的加载

在网络与元器件加载之前，首先需要保障PCB板的边框，PCB板的边框必须是大小正好符合[2]。此外，还需要保障之后的安装过程中不会发生任何问题。其次，还需要保障元件的分布位置具备合理性、方便性以及易修改性。

在边框确定并安装之后，需要将元件与元件之间的网络连接加载到边框当中[3]。在这个过程中，必须要保障元件一直处于封装的形式。因为只有封装形式的元器件才能够保障元器件的焊盘、外观大小尺寸的合理性，只有在保障元器件的尺寸合理性之后才能够保障电路板之后的正确安装性能。

3　印制电路板布线设计方法

元件的布局必须要按照先关键后次要、先大后小的原则，先安装有位置要求的元器件为主要的元件布局原则。在布局过程中，除了考虑布线不会影响电路板的工作效率以外，还需要对加工、测试等问题进行多方面的考虑，尽可能的方便后续的整改，权衡多个方面的影响因素，保障其能够达到最佳的效果。

PCB的布线有双面布线、单面布线以及多层布线[4]。布线的主要方式有两种：交互式布线与自动布线。依据笔者经验，主要有以下几个布线技巧：

（1）必须要保障电源线与地线之间不会冲突。地线与电源线之间极有可能产生噪音，这些噪音将会对电路板的性能造成极大程度的影响，为了尽可能的降低这些噪音对电路板的影响，可以通过3种方式改变。一种方式为，尽量将电源线与地线之间的距离增大，第二种方式为，在数字电路当中，可以将地线做成一个回路，利用地网的形式消除噪音，第三种方式为，可以在PCB板的空余地方将地线敷上一层铜，利用铜的隔绝效果降低噪音。对于数字电路与模拟电路而言，最好的方式便是设计独立地线，这样能够从根本上降低噪音；

（2）对于频率较高的电路而言，普遍会呈现布线密度较高、集成程度较高的情况，对此，便可以使用多层板的方式设计电路板。与此同时，因为频率较高的元器件的管脚越短越好，所以多层板的使用效果非常好；

（3）在对两面板进行布线时，两面板的导线最好呈现为弯曲走线或者垂直走线，尽可能避免出现平行的现象，平行极容易出现寄生耦合，这样的方式极容易造成元器件之间的干扰；

（4）对于单面板而言，可以尽可能的扩大焊盘，与焊盘连接的线也尽量可以增粗，最好能够补上几个泪滴。除此之外，元器件与走线尽可能不要靠得过近，这样的布线方式也便于之后的工艺能够顺利开展；

（5）在多层印制板的布线当中，因为信号线层的线并不多，其在加层数就会造成浪费并且也会提升较多的工作量，其成本也会提升不少。对此，为了有效的解决这一问题，可以考虑在地层或电层上进行布线。如果条件允许，可以优先在电源层进行布线；如果条件不允许，再在地层进行布线。因为在印制电路板的设计中，最好保障地层的完整；

（6）在走线转弯的时，尽可能保障弯度大于直角，不得出现90以下的拐角，也尽量不要使用90度拐角；

（7）当期那有许多的印制电路板都是由模拟电路与数字电路混合组成的。其因为在布线过程中，特别需要考虑电路之间的干扰问题，尤其是地线上的干扰信号。数字电路的频率相对模拟电路会高出许多，但是模拟电路的敏感性又比前者高出许多。对于干扰信号而言，高频率的信号线需要尽可能远离较为敏感的模拟电路元器件。而对于地线而言，整个印制电路板对于外界而言只有一个结点，对此，就必须在PCB内部解决处理数、模共地的问题。但是，在印制电路板中模拟地线与数字地线是分开并且不相连的，只有在外界连接接口处与印制电路板有一点短接；

（8）印制电路板的布线过程中，必须要考虑网格系统的合理性，如果网格太过疏散，则会使用大量的资源，浪费资源。但是如果网络太过密集，虽然能够节省一定的资源，但是其对电路板的运行效果有非常大的影响，其主要会印象运行中的散热以及运行速度。由此可见，在印制电路板的布线过程中，必须要严格考虑网络的疏密程度；

（9）除以上多个布线技巧以外，还需要考虑调试、生产的便利性，确保印制电路板的布线符合实际，具备实用性。