淺談PCB印制電路板設(shè)計(jì)的布線方法

柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院　劉裕舸

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淺談PCB印制電路板設(shè)計(jì)的布線方法

柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉裕舸

【摘要】在電子工程行業(yè)中，電路設(shè)計(jì)是一項(xiàng)必備的技能，在電路的成型過程中，電路板的設(shè)計(jì)合理性非常重要，這也是電路板工作有效性的主導(dǎo)因素。本文主要分析印制電路板的設(shè)計(jì)原理、元件與網(wǎng)絡(luò)的加載以及元件的布線方式。

【關(guān)鍵詞】電路板；元器件；布線

0　引言

隨著電子系統(tǒng)的盛行，其高密度、高頻率以及高集成等特點(diǎn)的電路板越來越多。當(dāng)前許多電子工程師必然會(huì)經(jīng)歷PCB印制電路板的設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，因?yàn)榭萍嫉陌l(fā)展，當(dāng)前對(duì)印制電路板的要求越來越苛刻，其要求的布線工藝越來越高。

1　印制電路板設(shè)計(jì)原理圖

設(shè)計(jì)原理圖是電路板設(shè)計(jì)的最初項(xiàng)目也是最重要的環(huán)節(jié)之一。優(yōu)秀的設(shè)計(jì)原理圖能夠使后續(xù)的PCB電路板的設(shè)計(jì)打下殷實(shí)基礎(chǔ)。經(jīng)過筆者調(diào)查，許多設(shè)計(jì)者為了減少工作量，便省去了PCB電路板的設(shè)計(jì)，這樣的方式一方面是極容易養(yǎng)成非常惡劣的設(shè)計(jì)習(xí)慣，另一方面在設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的電路時(shí)，出現(xiàn)錯(cuò)誤是難免的[1]。對(duì)此，原理圖的設(shè)計(jì)非常重要，首先需要保障原理圖的合理性，才能夠保障之后電路板的性能正常性，如此才能夠制作有用的電路板。

2　印制電路板網(wǎng)絡(luò)與元器件的加載

在網(wǎng)絡(luò)與元器件加載之前，首先需要保障PCB板的邊框，PCB板的邊框必須是大小正好符合[2]。此外，還需要保障之后的安裝過程中不會(huì)發(fā)生任何問題。其次，還需要保障元件的分布位置具備合理性、方便性以及易修改性。

在邊框確定并安裝之后，需要將元件與元件之間的網(wǎng)絡(luò)連接加載到邊框當(dāng)中[3]。在這個(gè)過程中，必須要保障元件一直處于封裝的形式。因?yàn)橹挥蟹庋b形式的元器件才能夠保障元器件的焊盤、外觀大小尺寸的合理性，只有在保障元器件的尺寸合理性之后才能夠保障電路板之后的正確安裝性能。

3　印制電路板布線設(shè)計(jì)方法

元件的布局必須要按照先關(guān)鍵后次要、先大后小的原則，先安裝有位置要求的元器件為主要的元件布局原則。在布局過程中，除了考慮布線不會(huì)影響電路板的工作效率以外，還需要對(duì)加工、測(cè)試等問題進(jìn)行多方面的考慮，盡可能的方便后續(xù)的整改，權(quán)衡多個(gè)方面的影響因素，保障其能夠達(dá)到最佳的效果。

PCB的布線有雙面布線、單面布線以及多層布線[4]。布線的主要方式有兩種：交互式布線與自動(dòng)布線。依據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，主要有以下幾個(gè)布線技巧：

（1）必須要保障電源線與地線之間不會(huì)沖突。地線與電源線之間極有可能產(chǎn)生噪音，這些噪音將會(huì)對(duì)電路板的性能造成極大程度的影響，為了盡可能的降低這些噪音對(duì)電路板的影響，可以通過3種方式改變。一種方式為，盡量將電源線與地線之間的距離增大，第二種方式為，在數(shù)字電路當(dāng)中，可以將地線做成一個(gè)回路，利用地網(wǎng)的形式消除噪音，第三種方式為，可以在PCB板的空余地方將地線敷上一層銅，利用銅的隔絕效果降低噪音。對(duì)于數(shù)字電路與模擬電路而言，最好的方式便是設(shè)計(jì)獨(dú)立地線，這樣能夠從根本上降低噪音；

（2）對(duì)于頻率較高的電路而言，普遍會(huì)呈現(xiàn)布線密度較高、集成程度較高的情況，對(duì)此，便可以使用多層板的方式設(shè)計(jì)電路板。與此同時(shí)，因?yàn)轭l率較高的元器件的管腳越短越好，所以多層板的使用效果非常好；

（3）在對(duì)兩面板進(jìn)行布線時(shí)，兩面板的導(dǎo)線最好呈現(xiàn)為彎曲走線或者垂直走線，盡可能避免出現(xiàn)平行的現(xiàn)象，平行極容易出現(xiàn)寄生耦合，這樣的方式極容易造成元器件之間的干擾；

（4）對(duì)于單面板而言，可以盡可能的擴(kuò)大焊盤，與焊盤連接的線也盡量可以增粗，最好能夠補(bǔ)上幾個(gè)淚滴。除此之外，元器件與走線盡可能不要靠得過近，這樣的布線方式也便于之后的工藝能夠順利開展；

（5）在多層印制板的布線當(dāng)中，因?yàn)樾盘?hào)線層的線并不多，其在加層數(shù)就會(huì)造成浪費(fèi)并且也會(huì)提升較多的工作量，其成本也會(huì)提升不少。對(duì)此，為了有效的解決這一問題，可以考慮在地層或電層上進(jìn)行布線。如果條件允許，可以優(yōu)先在電源層進(jìn)行布線；如果條件不允許，再在地層進(jìn)行布線。因?yàn)樵谟≈齐娐钒宓脑O(shè)計(jì)中，最好保障地層的完整；

（6）在走線轉(zhuǎn)彎的時(shí)，盡可能保障彎度大于直角，不得出現(xiàn)90以下的拐角，也盡量不要使用90度拐角；

（7）當(dāng)期那有許多的印制電路板都是由模擬電路與數(shù)字電路混合組成的。其因?yàn)樵诓季€過程中，特別需要考慮電路之間的干擾問題，尤其是地線上的干擾信號(hào)。數(shù)字電路的頻率相對(duì)模擬電路會(huì)高出許多，但是模擬電路的敏感性又比前者高出許多。對(duì)于干擾信號(hào)而言，高頻率的信號(hào)線需要盡可能遠(yuǎn)離較為敏感的模擬電路元器件。而對(duì)于地線而言，整個(gè)印制電路板對(duì)于外界而言只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)，對(duì)此，就必須在PCB內(nèi)部解決處理數(shù)、模共地的問題。但是，在印制電路板中模擬地線與數(shù)字地線是分開并且不相連的，只有在外界連接接口處與印制電路板有一點(diǎn)短接；

（8）印制電路板的布線過程中，必須要考慮網(wǎng)格系統(tǒng)的合理性，如果網(wǎng)格太過疏散，則會(huì)使用大量的資源，浪費(fèi)資源。但是如果網(wǎng)絡(luò)太過密集，雖然能夠節(jié)省一定的資源，但是其對(duì)電路板的運(yùn)行效果有非常大的影響，其主要會(huì)印象運(yùn)行中的散熱以及運(yùn)行速度。由此可見，在印制電路板的布線過程中，必須要嚴(yán)格考慮網(wǎng)絡(luò)的疏密程度；

（9）除以上多個(gè)布線技巧以外，還需要考慮調(diào)試、生產(chǎn)的便利性，確保印制電路板的布線符合實(shí)際，具備實(shí)用性。

4　總結(jié)

綜上所述，通過以上多個(gè)步驟布線完成之后，不能直接進(jìn)入使用，必須需要經(jīng)過全面、認(rèn)真的檢查，檢查布線的最終情況是否合理，是否與使用者所需要的規(guī)定相符合。與此同時(shí)，還需要保障使用者的要求與印制板生產(chǎn)工藝沒有沖突，及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤以及不足的地方，并采用針對(duì)性方案進(jìn)行修改，在確認(rèn)無誤之后便可以投入使用。

參考文獻(xiàn)

[1]蘆關(guān)山.淺談Protel印制電路板設(shè)計(jì)中注意的問題和設(shè)計(jì)技巧[J].中國科技投資,2013(A25):156-156.

[2]魯國斌,周如南.基于信號(hào)完整性分析的高速數(shù)字PCB板設(shè)計(jì)方法[J].航空電子技術(shù),2008,39(2):54-55.

[3]張杰，張彥華.單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中印制電路板(PCB)的抗干擾技術(shù)[J].科技信息,2009(35):23-25.

[4]張俊麗,周陽.淺談?dòng)≈齐娐钒?PCB)設(shè)計(jì)過程中的布線技巧[J].才智,2010(03):1034-1035.

劉裕舸（1978—），男，廣西南寧人，工程碩士學(xué)位，現(xiàn)為柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向：計(jì)算機(jī)理論和實(shí)踐教學(xué)、軟件工程、嵌入式技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

作者簡(jiǎn)介：