首先,时钟线的布设是PCB设计中的关键环节。时钟信号对电磁兼容(EMC)的影响极为显著。因此,在布线时应尽量减少时钟线的过孔,避免与其他信号线并行布设,以减少信号干扰。此外,时钟线应远离电源部分,以防止电源噪声与时钟信号相互干扰。
对于配备有专门时钟发生器芯片的PCB板,不应在芯片下方布线,并在必要时铺设铜膜进行隔离。对于那些设有晶振的芯片,同样不宜在其下方布线,而是应当用铜膜隔离,以确保信号稳定性。
在布线时,应尽可能避免使用直角走线。直角走线会改变传输线的宽度,导致阻抗不连续,进而影响信号的传输质量。直角走线可能会引起信号反射、增加EMI(电磁干扰)以及减缓信号的上升时间。
差分信号布线是另一种重要的布线方法,与单端信号布线相比,具有更强的抗干扰能力和更低的EMI。差分信号通过两条紧密耦合的走线传输,使得任何外来的共模噪声都能在接收端被抵消。此外,差分信号由于其独特的信号特性,能够提供更精确的定时,这对于低幅度信号的电路来说尤为重要。
蛇形线是PCB设计中常用的一种调整延迟的技术,它主要用于满足系统时序的要求。然而,蛇形线会对信号质量产生负面影响,因此在设计中应谨慎使用。只有当确实需要调整信号延迟,以保证信号保持时间或减少信号间的时间偏移时,才考虑使用蛇形线。
在设计差分信号线时,应保持它们的并行布设,并尽量减少过孔数量。如果必须打孔,应确保两根导线同时打孔,以保持阻抗匹配。总线布线时,应保持相同的属性和等长,同时确保SMD焊盘引出的过孔远离焊盘。
总之,PCB布线不仅仅是遵循一些规则,更重要的是通过实际操作和数据分析来找到最佳的设计方案。在设计过程中,我们应该注重实践,不断优化布线策略,以达到电路性能和成本的最佳平衡。通过不断学习和实践,我们可以更好地掌握PCB布线的技巧,为嵌入式系统的稳定运行奠定坚实的基础。
你会做PCB布线的这些布线方法吗?
在学习嵌入式开发的过程中,PCB布线必不可少。一个好的布线方式,至少看起来很漂亮,布局合理,最差也能节约生产成本,达到良好的电路性能和散热性能,使元器件性能最优。今天,边肖梳理了PCB设计中常见的布线方法。希望大家看完能有所启发。
时钟接线
时钟是对EMC影响最大的因素之一。时钟线孔要少,尽量避免与其他信号线平行走线,远离一般信号线,避免干扰信号线。同时避开板上的电源部分,防止电源和时钟相互干扰。
如果板上有专门的时钟发生器芯片,不允许在它下面运行。下面要铺铜,必要的话可以专门切断。很多芯片都有参考晶振,这些晶振下面不应该有布线,但是要铺铜隔离。
路线角度
PCB布线一般要求避免直角走线,几乎成为衡量布线质量的标准之一。那么直角路由会对信号传输产生多大的影响呢?
原则上,直角布线会改变传输线的线宽,导致阻抗不连续。事实上,无论是直角走线、拐角走线还是锐角走线,都有可能引起阻抗的变化。
直角走线对信号的影响主要体现在三个方面:一是拐角可以等效为传输线上的容性负载,减缓上升时间;第二,阻抗不连续会引起信号反射;三是直角尖端产生的EMI。
差分路由
与普通单端信号路由相比,差分信号最明显的优势如下:
抗干扰能力强,因为两条差分走线之间的耦合非常好。当有外部噪声干扰时,几乎是同时耦合到两条线上,接收机只关心两个信号的差别,所以外部共模噪声可以完全抵消。
可以有效抑制EMI。同理,因为两个信号的极性相反,所以它们辐射的电磁场可以相互抵消。耦合越紧密,向外界释放的电磁能量越少。
定时准确,由于差分信号的开关变化位于两个信号的交汇处,不像普通单端信号以阈值电压的高低来判断,受工艺和温度的影响较小,可以减少定时误差,也更适用于低幅度信号的电路。
蛇形线
蛇形是布局中常用的一种布线方法。其主要目的是调整延迟,满足系统时序设计的要求。设计师首先要意识到蛇形线会破坏信号质量,改变传输延迟,所以布线时尽量避免使用。但在实际设计中,为了保证信号有足够的保持时间,或者为了减少同一组信号之间的时间偏移,往往需要对其进行刻意的走线。
结论
当我们设计成对出现的差分信号线时,我们通常并行走线,孔越少越好。当需要打孔时,应将两根导线一起打孔,以实现阻抗匹配。一组属性相同的总线尽量并排走线,尽量等长,SMD焊盘引出的过孔尽量远离焊盘。总之,学习PCB布线,在掌握一些规律的同时,更重要的是可以多动手设计,用数据计算出最好的结果。