造物数科PCBLayout设计|PCBlayout入门必备知识点

InZ应龙 2024-12-02 15:03:11

PCB是印刷电路板(即Printed Circuit Board)的简称,印刷电路板是组装电子零件用的基板,是在通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印制板。随着科学技术的发展,各类产品的电子信息化处理需求逐步增强,新兴电子产品不断涌现,使PCB产品的用途和市场不断扩展。而PCB Layout是印刷电路板布局布线的意思,是硬件设计中的一个重要环节。以下是造物是数科总结的PCB Layout入门必知知识点:

一、基本概念与工具

1、PCB(印刷电路板):是电子元器件的支撑体,也是电子元器件电气连接的载体,有“电子产品之母”之称。

2、LAYOUT(布局规划):与PCB结合,即为印刷电路板布局布线的意思。

3、设计软件:PCB设计需要借助计算机辅助设计实现,常用的设计软件有Cadence Allegro、PADS、Altium Designer等。

二、设计流程

1、设置软件参数:包括栅格、单位、画布大小、字体、颜色等。

2、设置库路径:选择单独保存封装库的文件名。

3、导出原理图网表:确保原理图无误,若缺少封装则开始建封装。

4、板材确认:与硬件工程师确认板材类型,如FR-4、YU-872、TU-883等,根据信号速率选择。

5、确认层数:根据芯片连接需求、DDR引脚数、电源线数量等确定。

6、设置物理约束:如阻抗线宽、差分线宽、电源线宽等。

7、设置间距规则:根据芯片上特殊器件的PIN到PIN间距,设置VIA到线、PIN到线等之间的间距。

8、布局:考虑模块布局,再整体布局。布局应尽量满足连线短、信号分开、高频元器件间距充分等要求。

9、扇孔与打孔:考虑安装孔、定位孔、禁止布线区域等。

10、布线:遵循信号质量、DFM、EMC等规则,实现器件管脚间的物理连接设计。布线时需注意过孔、线宽、安全间距等,避免采用极限值。

11、检查与调整:检查网络、器件、铜皮等是否都是绿色,进行DRC检查,删除多余的线和孔、孤铜,优化铜皮,调整丝印等。

12、输出文件:输出光绘文件和贴片资料,包括ART(每一层的)、TXT(参数)、DRL、ROU(钻孔文件)等。

三、设计规则与技巧

1、元件放置:

主控MCU置于板子中心位置。接口电路靠近接口放置,如网口、USB、VGA等,并加ESD防护和滤波处理。

电源模块放置在电源入口处,分立的电源模块根据实际情况放置。高速、低速分区域,模拟、数字分区域,干扰源、敏感受体分区域。

2、布线原则:

走线到板边的距离≥2mm,在不能满足条件的情况下,至少保证不小于20mil。金属外壳器件下,不允许有过孔、表层走线。为时钟信号、高频信号、敏感信号等关键信号提供专门的布线层,并保证其最小的回路面积。

电源层和地层之间的EMC环境较差,应避免布置对干扰敏感的信号线。布线尽可能靠近一个平面,并避免跨分割。若必须跨分割或无法靠近电源地平面,这些情况仅允许在低速信号线中存在。

3、电源与地线处理:

尽量加宽电源和地线的宽度,地线最好比电源线宽。对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路,即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用)。

用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是多层板,电源和地线各占用一层。

4、数字与模拟电路处理:

数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强,高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件。数字地与模拟地在PCB内部是分开的,只在PCB与外界连接的接口处(如插头等)有一点短接。

5、其他注意事项:

PCB Layout设计铜箔距离PCB板边至少要有0.5mm,铜箔与铜箔间距至少有0.25mm以上,一般均预留0.5mm以上最恰当。PCB Layout设计孔跟孔的间pitch最少须大于2mm以上,pad to pad最小限度距离要求0.35mm。

总之,PCB Layout设计是一个复杂而精细的过程,需要掌握基本概念与工具、熟悉设计流程、遵循设计规则与技巧。初学者可以通过学习理论知识、实践练习以及参考专业书籍和资料来不断提升自己的设计水平。

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