走線(xiàn)布線(xiàn)如何改善 PCB 設(shè)計(jì)？

電子工程師在設(shè)計(jì) PCB 時(shí)，必須遵循布線(xiàn)的最佳實(shí)踐。這有助于保持 PCB 信號(hào)完整性并減少電磁干擾 (EMI)。

最小化串?dāng)_

串?dāng)_可能發(fā)生在單個(gè) PCB 層上的相鄰走線(xiàn)之間，或兩層之間彼此平行和垂直的走線(xiàn)之間。發(fā)生串?dāng)_時(shí)，一條走線(xiàn)的信號(hào)會(huì)壓倒另一條走線(xiàn)，因?yàn)樗姆缺攘硪粭l走線(xiàn)大。

最佳做法是將走線(xiàn)之間的間隔保持在走線(xiàn)寬度的 3 倍以?xún)?nèi)。這樣做可以保護(hù) 70% 的電場(chǎng)免受這種干擾。未解決的串?dāng)_會(huì)對(duì)信噪比產(chǎn)生負(fù)面影響，因此最好在設(shè)計(jì)階段盡早緩解它。

一種選擇是使用串?dāng)_計(jì)算器。一旦用戶(hù)輸入跡線(xiàn)間距、基板高度和源電壓等值，該工具就可以計(jì)算 PCB 的耦合電壓和串?dāng)_系數(shù)。這些選項(xiàng)消除了與手動(dòng)計(jì)算相關(guān)的較長(zhǎng)時(shí)間框架以及因此可能發(fā)生的錯(cuò)誤。

預(yù)期表現(xiàn)

如果測(cè)試表明產(chǎn)品反復(fù)出現(xiàn)無(wú)法達(dá)到預(yù)期性能的情況，工程師可能需要改善 PCB 的信號(hào)完整性。有時(shí)，此類(lèi)故障在 PCB 大規(guī)模生產(chǎn)之前就會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。然而，信號(hào)完整性問(wèn)題可能只有在批量生產(chǎn)或客戶(hù)開(kāi)始在現(xiàn)場(chǎng)使用產(chǎn)品時(shí)才會(huì)被注意到。

信號(hào)完整性與傳輸信號(hào)的質(zhì)量以及信號(hào)能否無(wú)失真地傳播有關(guān)。信號(hào)完整性問(wèn)題可能會(huì)超出 PCB 的范圍，并引入或產(chǎn)生影響附近設(shè)備的 EMI。改善信號(hào)完整性的努力始于原理圖和層設(shè)計(jì)階段。當(dāng)時(shí)做出最合適的決定會(huì)影響 PCB 的性能。

例如，當(dāng)走線(xiàn)厚度合適時(shí)，它們有助于熱管理，防止元件過(guò)熱。這一點(diǎn)越來(lái)越重要，尤其是隨著許多包含 PCB 的產(chǎn)品變得越來(lái)越小。

質(zhì)量更好

PCB 制造商在質(zhì)量控制方面投入大量資金，以確保產(chǎn)品可靠。例如，X 射線(xiàn)掃描可以以非破壞性的方式識(shí)別隱藏的缺陷。X 射線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)通常是質(zhì)量保證的關(guān)鍵部分。

然而，關(guān)注布線(xiàn)可以提供一種視覺(jué)選項(xiàng)，可以發(fā)現(xiàn)可以改善 PCB 信號(hào)完整性的問(wèn)題。裝配工人可以盡早發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，并在花費(fèi)大量時(shí)間和人力之前修復(fù)它們。

例如，他們應(yīng)該檢查走線(xiàn)是否沒(méi)有急彎，這對(duì)于高功率或高頻率的走線(xiàn)來(lái)說(shuō)尤其成問(wèn)題。理想情況下，設(shè)計(jì)師應(yīng)該保持走線(xiàn)呈直線(xiàn)。如果電路板的設(shè)計(jì)和預(yù)期應(yīng)用需要走線(xiàn)長(zhǎng)度均衡，人們可以尋找延遲線(xiàn)。它們通?？雌饋?lái)像 PCB 表面上的波浪線(xiàn)。

正確放置

3D 打印等技術(shù)極大地改變了人們?cè)O(shè)計(jì)和制造電子產(chǎn)品的方式。然而，盡管 3D 打印機(jī)允許用戶(hù)打印電路、減少浪費(fèi)和提高效率，但他們也不應(yīng)該忽視與布線(xiàn)和其他細(xì)節(jié)相關(guān)的最佳實(shí)踐。

例如，有策略地放置元件可以減少 PCB 中的 EMI。即使您使用了適當(dāng)?shù)淖呔€(xiàn)寬度并檢查了不必要的彎曲，由于某些部件的位置，仍然可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

例如，由于電感器會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，因此它們不應(yīng)首尾相連或彼此靠得太近。如果別無(wú)選擇，請(qǐng)選擇垂直排列以盡量減少相互耦合。或者，選擇環(huán)形電感器，這種電感器不太可能引起磁場(chǎng)問(wèn)題。確保用于連接電感器的走線(xiàn)不超過(guò)必要的寬度。否則，它們可能會(huì)開(kāi)始像天線(xiàn)一樣工作并導(dǎo)致不必要的輻射。

考慮使用高級(jí)設(shè)計(jì)工具，以便更輕松地遵循與布線(xiàn)和其他最佳實(shí)踐相關(guān)的原則。一些布線(xiàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)品允許用戶(hù)在 2D 和 3D 設(shè)計(jì)之間切換。一項(xiàng)針對(duì)使用高級(jí)工具的用戶(hù)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，他們大約 45% 的時(shí)間在 3D 布線(xiàn)中，從而受益于實(shí)時(shí)可視化。用戶(hù)還可以在 3D 領(lǐng)域執(zhí)行特定操作(例如修剪層的焊盤(pán))，然后再在實(shí)際設(shè)計(jì)中嘗試。

認(rèn)真對(duì)待跟蹤路由

這些是一些可行的方法，通過(guò)關(guān)注走線(xiàn)布線(xiàn)，可以最大限度地減少 EMI 并在未來(lái)的設(shè)計(jì)中優(yōu)先考慮 PCB 信號(hào)完整性。在設(shè)計(jì)階段遵循既定的原則可以避免許多導(dǎo)致內(nèi)部測(cè)試或?qū)嶋H使用期間 PCB 性能不佳的問(wèn)題。

使用跟蹤變化(包括跟蹤路由決策)的數(shù)字項(xiàng)目管理工具也很有幫助，這有助于找到新發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的可能根本原因。這些產(chǎn)品也很方便，因?yàn)樗鼈兺ǔＴ谠贫斯ぷ?，消除了地理限制?