超強PCB布線設計經驗談附原理圖( 一）

在當今激烈競爭的電池供電市場中，由于成本指標限制，設計人員常常使用雙面板。盡管多層板(4 層、6 層及 8 層)方案在尺寸、噪聲和性能方面具有明顯優勢， 成本壓力卻促使工程師們重新考慮其布線策略， 采用雙面板。在本文中，我們將討論自動布線功能的正確使用和錯誤使用，有無地平面時電流回路的設計策略，以及對雙面板元件布局的建議。

自動布線的優缺點以及模擬電路布線的注意事項：

設計 PCB 時，往往很想使用自動布線。通常，純數字的電路板(尤其信號電平比較低，電路密度比較小時)采用自動布線是沒有問題的。但是，在設計模擬、混合信號或高速電路板時，如果采用布線軟件的自動布線工具，可能會出現一些問題，甚至很可能帶來嚴重的電路性能問題。

例如，圖 1 中顯示了一個采用自動布線設計的雙面板的頂層。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。設計此混合信號電路板時，經仔細考慮，將器件手工放在板上，以便將數字和模擬器件分開放置。采用這種布線方案時，有幾個方面需要注意，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走線接地。器件還在底層接地，頂層和底層的地線通過電路板最右側的過孔連接。當檢查這種布線策略時，首先發現的弊端是存在多個地環路。另外，還會發現底層的地線返回路徑。被水平信號線隔斷了。這種接地方案的可取之處是，模擬器件(12 位 A/D轉換器 MCP3202 和 2.5V 參考電壓源 MCP4125)放在電路板的最右側，這種布局確保了這些模擬芯片下面不會有數字地信號經過。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，為確保正確實現電路，需要遵循一些通用的設計準則：盡量采用地平面作為電流回路；將模擬地平面和數字地平面分開；如果地平面被信號走線隔斷，為降低對地電流回路的干擾，應使信號走線與地平面垂直；模擬電路盡量靠近電路板邊緣放置，數字電路盡量靠近電源連接端放置，這樣做可

以降低由數字開關引起的 di/dt 效應。

這兩種雙面板都在底層布有地平面，這種做法是為了方便工程師解決問題，使其可快速明了電路板的布線。廠商的演示板和評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。

圖 1 采用自動布線為圖 3 所示電路原理圖設計的電路板的頂層

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