PCB電路板設(shè)計(jì)原則探究

       在當(dāng)今的高科技時(shí)代，PCB（Printed Circuit Board，印刷電路板）作為電子設(shè)備的核心組件，其設(shè)計(jì)原則和布局方式對(duì)于電子設(shè)備的性能和穩(wěn)定性具有至關(guān)重要的影響。本文將詳細(xì)探討PCB電路板設(shè)計(jì)的若干原則。

       首先，PCB布局設(shè)計(jì)應(yīng)充分遵守沿信號(hào)流向直線放置的設(shè)計(jì)原則。在信號(hào)傳輸過(guò)程中，盡量減少來(lái)回環(huán)繞，避免信號(hào)線的直接耦合，以影響信號(hào)質(zhì)量。同時(shí)，對(duì)關(guān)鍵信號(hào)線（如時(shí)鐘線、總線等）進(jìn)行特別處理，如采用直角或銳角走線，遠(yuǎn)離干擾源，減小信號(hào)回路面積等，以降低電磁干擾（EMI）和信號(hào)反射的發(fā)生。

       其次，接口電路的濾波、防護(hù)以及隔離器件應(yīng)該靠近接口放置。這樣可以有效實(shí)現(xiàn)防護(hù)、濾波和隔離的效果。若接口處既有濾波又有防護(hù)電路，應(yīng)遵循先防護(hù)后濾波的原則。由于防護(hù)電路可防止外來(lái)過(guò)壓和過(guò)流損害，如果將其放置在濾波電路之后，濾波電路可能被過(guò)壓和過(guò)流所損壞。

       第三，當(dāng)PCB時(shí)鐘頻率超過(guò)5MHZ或信號(hào)上升時(shí)間小于5ns時(shí)，一般需要使用多層板設(shè)計(jì)。這是因?yàn)槎鄬影逶O(shè)計(jì)能更好地控制信號(hào)回路面積，從而降低信號(hào)串?dāng)_和輻射。

       第四，在多層板設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵布線層（如時(shí)鐘線、總線、接口信號(hào)線等）應(yīng)與完整地平面相鄰，且優(yōu)選兩地平面之間。關(guān)鍵信號(hào)線一般具有較強(qiáng)的輻射或敏感性，靠近地平面布線能夠減小其信號(hào)回路面積，從而降低輻射強(qiáng)度或提高抗干擾能力。

       第五，多層板中，電源平面應(yīng)相對(duì)于其相鄰地平面內(nèi)縮5H-20H（H為電源和地平面的距離）。這樣可使電源平面相對(duì)于其回流地平面內(nèi)縮，有效抑制邊緣輻射問(wèn)題。

       第六，在分層設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免布線層相鄰的設(shè)置。如果無(wú)法避免，應(yīng)適當(dāng)拉大兩布線層之間的層間距，縮小布線層與其信號(hào)回路之間的層間距。相鄰布線層上的平行信號(hào)走線會(huì)導(dǎo)致信號(hào)串?dāng)_。

       此外，對(duì)于晶體、晶振、繼電器、開(kāi)關(guān)電源等強(qiáng)輻射器件，應(yīng)遠(yuǎn)離單板接口連接器至少1000mil。這類(lèi)器件會(huì)直接向外輻射或在外出電纜上耦合出電流來(lái)向外輻射，因此必須采取措施以降低其對(duì)敏感電路的影響。

       同時(shí)，敏感電路或器件（如復(fù)位電路、WATCHDOG電路等）也應(yīng)遠(yuǎn)離單板各邊緣特別是單板接口側(cè)邊緣至少1000mil。這類(lèi)電路極易受到外來(lái)干擾（如靜電），因此必須將其放置在較為安全的位置。

       在走線設(shè)計(jì)上，應(yīng)避免直角或銳角走線。直角走線會(huì)導(dǎo)致阻抗不連續(xù)，導(dǎo)致信號(hào)發(fā)射，從而產(chǎn)生振鈴或過(guò)沖，形成強(qiáng)烈的EMI輻射。此外，盡可能避免相鄰布線層的層設(shè)置，無(wú)法避免時(shí)，盡量使兩布線層中的走線相互垂直或平行走線長(zhǎng)度小于1000mil，以減小平行走線之間的串?dāng)_。

       關(guān)鍵信號(hào)走線一定不能跨分割區(qū)走線（包括過(guò)孔、焊盤(pán)導(dǎo)致的參考平面間隙）?？绶指顓^(qū)走線會(huì)導(dǎo)致信號(hào)回路面積的增大。信號(hào)線（特別是關(guān)鍵信號(hào)線）換層時(shí)，應(yīng)在其換層過(guò)孔附近設(shè)計(jì)地過(guò)孔，以減小信號(hào)回路面積。

       總的來(lái)說(shuō)，PCB電路板的設(shè)計(jì)原則是一個(gè)綜合性的問(wèn)題，需要結(jié)合具體的情況進(jìn)行考慮。只有在充分理解并遵守這些設(shè)計(jì)原則的情況下，才能設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良、穩(wěn)定的電子設(shè)備。