PCB設(shè)計(jì)工程師在設(shè)計(jì)PCB時(shí),往往很想使用
自動(dòng)布線。通常,純數(shù)字的電路板(尤其信號(hào)電平比較低,電路密度比較小時(shí))采用自動(dòng)布線是沒(méi)有問(wèn)題的。但是,在設(shè)計(jì)模擬、混合信號(hào)或高速電路板時(shí),如果采用
PCB設(shè)計(jì)軟件的自動(dòng)布線工具,可能會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題,甚至很可能帶來(lái)嚴(yán)重的電路性能問(wèn)題。
圖1 采用自動(dòng)布線為圖3所示電路原理圖設(shè)計(jì)的電路板的頂層
圖2 采用自動(dòng)布線為圖3所示電路原理圖設(shè)計(jì)的電路板的底層
圖3a 圖1、圖2、圖4和圖5中布線的電路原理圖
圖3b 圖1、圖2、圖4和圖5中布線的模擬部分電路原理圖
例如,圖1中顯示了一個(gè)采用自動(dòng)布線設(shè)計(jì)的雙面板的頂層。此雙面板的底層如圖2所示,這些布線層的電路原理圖如圖3a和圖3b所示。設(shè)計(jì)此混合信號(hào)電路板時(shí),經(jīng)仔細(xì)考慮,將器件手工放在板上,以便將數(shù)字和模擬器件分開(kāi)放置。
采用這種布線方案時(shí),有幾個(gè)方面需要注意,但最麻煩的是接地。如果在頂層布地線,則頂層的器件都通過(guò)走線接地。器件還在底層接地,頂層和底層的地線通過(guò)電路板最右側(cè)的過(guò)孔連接。當(dāng)檢查這種布線策略時(shí),首先發(fā)現(xiàn)的弊端是存在多個(gè)地環(huán)路。另外,還會(huì)發(fā)現(xiàn)底層的地線返回路徑被水平信號(hào)線隔斷了。這種接地方案的可取之處是,模擬器件(12位A/D轉(zhuǎn)換器MCP3202和2.5V參考電壓源MCP4125)放在電路板的最右側(cè),這種布局確保了這些模擬芯片下面不會(huì)有數(shù)字地信號(hào)經(jīng)過(guò)。
圖3a和圖3b所示電路的手工布線如圖4、圖5所示。在手工布線時(shí),為確保正確實(shí)現(xiàn)電路,需要遵循一些通用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:
盡量采用地平面作為電流回路;
將模擬地平面和數(shù)字地平面分開(kāi);
如果地平面被信號(hào)走線隔斷,為降低對(duì)地電流回路的干擾,應(yīng)使信號(hào)走線與地平面垂直;
模擬電路盡量靠近電路板邊緣放置,數(shù)字電路盡量靠近電源連接端放置,這樣做可以降低由數(shù)字開(kāi)關(guān)引起的di/dt效應(yīng)。
這兩種雙面板都在底層布有地平面,這種做法是為了方便PCBA工程師解決問(wèn)題,使其可快速明了電路板的布線。廠商的演示板和評(píng)估板通常采用這種布線策略。但是,更為普遍的做法是將地平面布在電路板頂層,以降低電磁干擾。
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