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PCB设计中元器件布局的N条规则

Altium Designer学习 2019-06-24 09:41 次阅读
一、布线

(1)布线优先次序

关键信号线优先:摸拟小信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先布线 密度优先原则:从单板上连接关系最复杂的器件着手布线。从单板上连线 最密集的区域开始布线 注意点:a、尽量为时钟信号、高频信号、敏感信号等关键信号提供专门的布线层,并保证其最小的回路面积。必要时应采取手工优先布线、屏蔽和加大安全间距等方法。保证信号质量。 b、电源层和地层之间的EMC环境较差,应避免布置对干扰敏感的信号。c、有阻抗控制要求的网络应尽量按线长线宽要求布线。 

(2)几种具体走线方式

1 、时钟的布线:

时钟线是对EMC 影响最大的因素之一。在时钟线上应少打过孔,尽量避免和其它信号线并行走线,且应远离一般信号线,避免对信号线的干扰。同时应避开板上的电源部分,以防止电源和时钟互相干扰。

如果板上有专门的时钟发生芯片,其下方不可走线,应在其下方铺铜,必要时还可以对其专门割地。对于很多芯片都有参考的晶体振荡器,这些晶振下方也不应走线,要铺铜隔离。

2、走线角度:

直角走线一般是PCB布线中要求尽量避免的情况,也几乎成为衡量布线好坏的标准之一,那么直角走线究竟会对信号传输产生多大的影响呢?从原理上说,直角走线会使传输线的线宽发生变化,造成阻抗的不连续。其实不光是直角走线,顿角,锐角走线都可能会造成阻抗变化的情况。直角走线的对信号的影响就是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;二是阻抗不连续会造成信号的反射;三是直角尖端产生的EMI。

3、差分走线:

差分信号和普通的单端信号走线相比,最明显的优势体现在以下三个方面:     a.抗干扰能力强,因为两根差分走线之间的耦合很好,当外界存在噪声干扰时,几乎是同时被耦合到两条线上,而接收端关心的只是两信号的差值,所以外界的共模噪声可以被完全抵消。    b.能有效抑制EMI,同样的道理,由于两根信号的极性相反,他们对外辐射的电磁场可以相互抵消,耦合的越紧密,泄放到外界的电磁能量越少。

    c.时序定位精确,由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点,而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断,因而受工艺,温度的影响小,能降低时序上的误差,同时也更适合于低幅度信号的电路。目前流行的LVDS(low voltage differential signaling)就是指这种小振幅差分信号技术。

4、蛇形线:

蛇形线是Layout中经常使用的一类走线方式。其主要目的就是为了调节延时,满足系统时序设计要求。设计者首先要有这样的认识:蛇形线会破坏信号质量,改变传输延时,布线时要尽量避免使用。但实际设计中,为了保证信号有足够的保持时间,或者减小同组信号之间的时间偏移,往往不得不故意进行绕线。

特别提醒:成对出现的差分信号线,一般平行走线,尽量少打过孔,必须打孔时,应两线一同打孔,以做到阻抗匹配。相同属性的一组总线,应尽量并排走线,做到尽量等长。从贴片焊盘引出的过孔尽量离焊盘远些。

3)布线常用规则

1、走线的方向控制规则: 

即相邻层的走线方向成正交结构。避免将不同的信号线在相邻层走成同一方向,以减少不必要的层间窜扰;当由于板结构限制(如某些背板)难以避免出现该情况,特别是信号速率较高时,应考虑用地平面隔离各布线层,用地信号线隔离各信号线。 

2、走线的开环检查规则:

一般不允许出现一端浮空的布线(Dangling Line), 主要是为了避免产生"天线效应",减少不必要的干扰辐射和接受,否则可能带来不可预知的结果。 

3、阻抗匹配检查规则: 

同一网络的布线宽度应保持一致,线宽的变化会造成线路特性阻抗的不均匀,当传输的速度较高时会产生反射,在设计中应该尽量避免这种情况。在某些条件下,如接插件引出线,BGA封装的引出线类似的结构时,可能无法避免线宽的变化,应该尽量减少中间不一致部分的有效长度。 

4、走线长度控制规则: 

即短线规则,在设计时应该尽量让布线长度尽量短,以减少由于走线过长带来的干扰问题,特别是一些重要信号线,如时钟线,务必将其振荡器放在离器件很近的地方。对驱动多个器件的情况,应根据具体情况决定采用何种网络拓扑结构

5、倒角规则: 

PCB设计中应避免产生锐角和直角, 产生不必要的辐射,同时工艺性能也不好。

6、器件去藕规则: 

A. 在印制版上增加必要的去藕电容,滤除电源上的干扰信号,使电源信号稳定。在多层板中,对去藕电容的位置一般要求不太高,但对双层板,去藕电容的布局及电源的布线方式将直接影响到整个系统的稳定性,有时甚至关系到设计的成败。 B. 在双层板设计中,一般应该使电流先经过滤波电容滤波再供器件使用。 C. 在高速电路设计中,能否正确地使用去藕电容,关系到整个板的稳定性。

7、器件布局分区/分层规则:

A. 主要是为了防止不同工作频率的模块之间的互相干扰,同时尽量缩短高频部分的布线长度。B. 对混合电路,也有将模拟与数字电路分别布置在印制板的两面,分别使用不同的层布线,中间用地层隔离的方式。

8、地线回路规则:

环路最小规则,即信号线与其回路构成的环面积要尽可能小,环面积越小,对外的辐射越少,接收外界的干扰也越小

9、电源与地线层的完整性规则: 

对于导通孔密集的区域,要注意避免孔在电源和地层的挖空区域相互连接,形成对平面层的分割,从而破坏平面层的完整性,并进而导致信号线在地层的回路面积增大。

10、3W规则: 

为了减少线间串扰,应保证线间距足够大,当线中心间距不少于3倍线宽时,则可保持70%的电场不互相干扰,称为3W规则。如要达到98%的电场不互相干扰,可使用10W的间距。

11、屏蔽保护

对应地线回路规则,实际上也是为了尽量减小信号的回路面积,多见于一些比较重要的信号,如时钟信号,同步信号;对一些特别重要,频率特别高的信号,应该考虑采用铜轴电缆屏蔽结构设计,即将所布的线上下左右用地线隔离,而且还要考虑好如何有效的让屏蔽地与实际地平面有效结合。

18、20H规则:

由于电源层与地层之间的电场是变化的, 在板的边缘会向外辐射电磁干扰。 称为边沿效应。解决的办法是将电源层内缩, 使得电场只在接地层的范围内传导。 以一个H(电源和地之间的介质厚度)为单位,若内缩20H则可以将70%的电场限制在接地层边沿内;内缩100H则可以将98%的电场限制在内。

二、布局

元器件布局的N条规则:

1. 遵照“先大后小,先难后易”的布置原则,即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局.2. 布局中应参考原理框图,根据单板的主信号流向规律安排主要元器件.3. 元器件的排列要便于调试和维修,亦即小元件周围不能放置大元件、需调试的元、器件周围要有足够的空间。 4. 相同结构电路部分,尽可能采用“对称式”标准布局;5. 同类型插装元器件在X或Y方向上应朝一个方向放置。同一种类型的有极性 分立元件也要力争在X或Y方向上保持一致,便于生产和检验。 6. 发热元件要一般应均匀分布,以利于单板和整机的散热,除温度检测元件以外的温度敏感器件应远离发热量大的元器件。 7. 布局应尽量满足以下要求:总的连线尽可能短,关键信号线最短;高电压、大电流信号与小电流,低电压的弱信号完全分开;模拟信号与数字信号分开;高频信号与低频信号分开;高频元器件的间隔要充分。8、去偶电容的布局要尽量靠近IC的电源管脚,并使之与电源和地之间形成的回路最短。

原文标题:PCB布局布线

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HDSP-H1E3 1.0“7段单数字LED显示屏(红色,CC)

Broadcom HDSP-H1E3是1.0英寸高度系列通孔,7段单位数字,基于PCB的LED显示设备的一部分。 HDSP-H1E3提供带右手小数的红色数字字符,并具有共阴极(CC)。 功能 高可靠性  出色的个性外观  卤化  符合RoHS标准  带有白色扩散段的灰色顶面 应用 白色家电和电器 黑色商品 机顶盒 游戏机系统
发表于 07-04 10:43 0次 阅读
HDSP-H1E3 1.0“7段单数字LED显示屏(红色,CC)

HDSP-H2A3 2.3“7段单数字LED显示屏(深红色,CC)

Broadcom HDSP-H2A3是2.3英寸高度系列通孔,7段单位数字,基于PCB的LED显示设备的一部分。 HDSP-H2A3提供深红色数字字符,右手小数,共阴极(CC)。 功能 高可靠性 出色的个性外观 卤化 符合RoHS标准 带有白色扩散段的灰色顶面 应用 白色家电及电器 黑色商品 机顶盒 游戏机系统
发表于 07-04 10:42 2次 阅读
HDSP-H2A3 2.3“7段单数字LED显示屏(深红色,CC)

HDSP-H5A3 0.52“7段单数字LED显示屏(深红色,CC)

Broadcom HDSP-H5A3是0.52英寸高度系列通孔,7段单位数字,基于PCB的LED显示设备的一部分。 HDSP-H5A3提供深红色数字字符,右手小数,共阴极(CC)。 功能 高可靠性 出色的个性外观 卤化 符合RoHS标准 带有白色扩散段的灰色顶面 应用 白色家电及电器 黑色商品 机顶盒 游戏机系统
发表于 07-04 10:39 2次 阅读
HDSP-H5A3 0.52“7段单数字LED显示屏(深红色,CC)

HDSP-H5L1 0.52“7段单数字LED显示屏(橙色,加州)

Broadcom HDSP-H5L1是0.52英寸高度系列通孔,7段单位数字,基于PCB的LED显示设备的一部分。 HDSP-H5L1提供带右侧小数的橙色数字字符,并具有公共阳极(CA)。 功能 高可靠性 优秀字符外观 卤化 符合RoHS标准 带有白色扩散段的灰色顶面 应用 白色家电和电器 黑色商品  机顶盒 游戏机系统
发表于 07-04 10:39 0次 阅读
HDSP-H5L1 0.52“7段单数字LED显示屏(橙色,加州)

HDSP-H5E3 0.52英寸7段单数字LED显示屏(红色,CC)

Broadcom HDSP-H5E3是0.52英寸高度系列通孔,7段单位数字,基于PCB的LED显示设备的一部分。 HDSP-H5E3提供带右手小数的红色数字字符,并具有共阴极(CC)。 功能 高可靠性 优秀字符外观 卤化 符合RoHS标准 带有白色扩散段的灰色顶面 应用 白色家电和电器 黑色商品  机顶盒 游戏机系统
发表于 07-04 10:39 2次 阅读
HDSP-H5E3 0.52英寸7段单数字LED显示屏(红色,CC)

HDSP-H8A1 0.8“7段单数字LED显示屏(Deep Red,CA)

Broadcom HDSP-H8A1是0.8英寸高度系列通孔,7段单位数字,基于PCB的LED显示设备的一部分。 HDSP-H8A1提供带有右侧小数的深红色数字字符,并具有公共阳极(CA)。 功能 高可靠性 出色的个性外观 卤化 符合RoHS标准 带有白色扩散段的灰色顶面 应用 白色家电及电器 黑色商品 机顶盒 游戏机系统
发表于 07-04 10:38 2次 阅读
HDSP-H8A1 0.8“7段单数字LED显示屏(Deep Red,CA)

HDSP-H5A1 0.52英寸7段单数字LED显示屏(Deep Red,CA)

Broadcom HDSP-H5A1是0.52英寸高度系列通孔,7段单位数字,基于PCB的LED显示设备的一部分。 HDSP-H5A1提供深红色数字字符,右手小数,并具有共阳极(CA)。   功能 高可靠性 优异的特性外观 卤化 符合RoHS标准 带有白色扩散段的灰色顶面 应用程序 白色家电和电器 黑色商品  机顶盒 游戏机系统
发表于 07-04 10:38 2次 阅读
HDSP-H5A1 0.52英寸7段单数字LED显示屏(Deep Red,CA)

HDSP-H5E1 0.52英寸7段单数字LED显示屏(红色,加州)

Broadcom HDSP-H5E1是0.52英寸高度系列通孔,7段单位数字,基于PCB的LED显示设备的一部分。 HDSP-H5E1提供带右侧小数的红色数字字符,并具有公共阳极(CA)。 功能 高可靠性 优秀字符外观 卤化 符合RoHS标准 带有白色扩散段的灰色顶面 应用 白色家电和电器 黑色商品  机顶盒 游戏机系统
发表于 07-04 10:38 2次 阅读
HDSP-H5E1 0.52英寸7段单数字LED显示屏(红色,加州)

HDSP-H5G1 0.52“7段单数字LED显示屏(绿色,加州)

Broadcom HDSP-H5G1是0.52英寸高度系列通孔,7段单位数字,基于PCB的LED显示设备的一部分。 HDSP-H5G1提供带右侧小数的绿色数字字符,并具有公共阳极(CA)。 功能 高可靠性 优秀字符外观 卤化 符合RoHS标准 带有白色扩散段的灰色顶面 应用 白色家电和电器 黑色商品  机顶盒 游戏机系统
发表于 07-04 10:38 2次 阅读
HDSP-H5G1 0.52“7段单数字LED显示屏(绿色,加州)

HDSP-H2G3 2.3“7段单数字LED显示屏(绿色,CC)

Broadcom HDSP-H2G3是2.3英寸高度系列通孔,7段单位数字,基于PCB的LED显示设备的一部分。 HDSP-H2G3提供带右手小数的绿色数字字符,并具有共阴极(CC)。 功能 高可靠性 优秀字符外观 卤化 符合RoHS标准 带有白色扩散段的灰色顶面 应用 白色家电和电器 黑色商品  机顶盒 游戏机系统
发表于 07-04 10:38 18次 阅读
HDSP-H2G3 2.3“7段单数字LED显示屏(绿色,CC)

HDSP-H1A3 1.0“7段单数字LED显示屏(深红色,CC)

Broadcom HDSP-H1A3是1.0英寸高度系列通孔,7段单位数字,基于PCB的LED显示设备的一部分。 HDSP-H1A3提供深红色数字字符,右手小数,共阴极(CC)。 功能 高可靠性 出色的个性外观 卤化 符合RoHS标准 带有白色扩散段的灰色顶面。 应用 白色家电和电器 黑色商品 机顶盒  游戏机系统
发表于 07-04 10:37 31次 阅读
HDSP-H1A3 1.0“7段单数字LED显示屏(深红色,CC)

HDSP-H1G3 1.0“7段单数字LED显示屏(绿色,CC)

Broadcom HDSP-H1G3是1.0英寸高度系列通孔,7段单位数,基于PCB的LED显示设备的一部分。 HDSP-H1G3提供带右侧小数的绿色数字字符,并具有共阴极(CC)。 功能 高可靠性 优秀字符外观 卤化 符合RoHS标准 带有白色扩散段的灰色顶面 应用 白色家电和电器 黑色商品  机顶盒  游戏机系统
发表于 07-04 10:37 33次 阅读
HDSP-H1G3 1.0“7段单数字LED显示屏(绿色,CC)

BCM59121 八路集成符合IEEE 802.3bt标准的PSE控制器

Broadcom® BCM59121是一款高度集成的符合IEEE 802.3bt标准的供电设备(PSE)控制器,具有无与伦比的集成度和灵活性。它包含8个低RDS(0.2Ω)高压传输FET,每个都具有非常精确,无损耗的专有内部电流检测和板载微控制器,所有这些都旨在显着降低以太网供电(PoE)和以太网供电(PoE +)和UPoE设计,同时简化了PCB布局。 BCM59121可在所有可能的故障条件和过载情况下提供出色的保护。它还支持2类(30W)应用的双事件分类和802.3bt标准Type3应用的多事件分类。  BCM59121具有面向网络的主机接口,通过BSC进行通信总线,速度高达2.4 Mb / s 功能  符合IEEE 802.3bt标准,支持IEEE 802.3at和IEEE 802.3af 支持多事件分类(类型2和类型3) 支持四对60W bt Type3(BCM59121)应用程序 支持检测传统功率器件(PD) 多个器件的级联;支持多达64个端口 类型1,类型2和类型3的可编程ICUT和ILIM Broadcom串行控制(BSC),恩智浦I2C兼容总线架构 手动/半自动操作模式 每个端口可用的实时电流,电压和温度测量值 过温保护(警告和关闭) 通过48V电源(标称值)和外部3.3V电源供电 固...
发表于 07-04 10:16 38次 阅读
BCM59121 八路集成符合IEEE 802.3bt标准的PSE控制器

BCM59122 八路集成符合IEEE 802.3bt标准的PSE控制器

Broadcom® BCM59122是一款高度集成的符合IEEE 802.3bt标准的供电设备(PSE)控制器,具有无与伦比的集成度和灵活性。它包含8个低RDS(0.2Ω)高压传输FET,每个都具有非常精确,无损耗的专有内部电流检测和板载微控制器,所有这些都旨在显着降低以太网供电(PoE)和以太网供电(PoE +)和UPoE设计,同时简化了PCB布局。 BCM59122可在所有可能的故障条件和过载情况下提供出色的保护。它还支持2类(30W)应用的双事件分类和802.3bt标准Type3 / Type4应用的多事件分类。  BCM59122具有面向网络的主机接口,通过BSC总线,速度高达2.4 Mb / s   功能   符合IEEE 802.3bt标准,支持IEEE 802.3at和IEEE 802.3af 支持多事件分类(类型2,类型3和类型4) 支持四对60W bt Type3和90W bt Type 4应用 支持检测传统功率设备(PD) 多个设备的级联;支持多达64个端口 类型1,类型2,类型3和类型4的可编程ICUT和ILIM Broadcom串行控制(BSC),NXP I2C兼容总线架构 手动/半自动操作模式 每个端口可用的实时电流,电压和温度测量值 过温保护(警告和关闭) 采用48V电源(标称值)...
发表于 07-04 10:15 40次 阅读
BCM59122 八路集成符合IEEE 802.3bt标准的PSE控制器

BCM3450 MoCA功率放大器/低噪声放大器(LNA)

Broadcom® BCM3450是一款高度集成的低功耗MoCA收发器,在单芯片中集成了低噪声放大器(LNA),功率放大器(PA)和T / R开关。  BCM3450旨在大幅降低MoCA收发器接口的复杂性,取代众多分立元件和大量印刷电路板(PCB)区域。 BCM3450与Broadcom的Integrated MoCA MAC / PHY / Tuner产品线结合使用。 BCM3450经过优化,可与BCM7420,BCM7410,BCM6829和BCM3320连接。 BCM3450的性能符合MoCA 1.0,1.1对噪声系数和线性度的要求。  功能 超越家用电缆的优越性环境 具有千兆无源光网络(GPON)到MoCA网桥,家庭MoCA WAN网络和宽带家庭路由器(BHR)的MoCA网络的单PA / LNA PA功能包括:宽带具有30 dB增益范围,低功率1.2W,输出功率2 dBm(可编程高达5 dBm)和ACPR为50 dBr @ 30 MHz偏移 提供功率放大和连接到同轴MoCA网络适用于集成MoCA MAC / PHY的Broadcom设备 应用程序 机顶盒 ...
发表于 07-04 09:58 32次 阅读
BCM3450 MoCA功率放大器/低噪声放大器(LNA)

HDSP-H1A1 1.0“7段单数字LED显示屏(Deep Red,CA)

Broadcom HDSP-H1A1是1.0英寸高度系列通孔,7段单位数字,基于PCB的LED显示设备的一部分。 HDSP-H1A1提供带有右侧小数的深红色数字字符,并具有公共阳极(CA)。 功能 高可靠性 出色的个性外观 卤化 符合RoHS标准 带有白色扩散段的灰色顶面 应用 白色家电及电器 黑色商品 机顶盒 游戏机系统
发表于 07-04 09:48 29次 阅读
HDSP-H1A1 1.0“7段单数字LED显示屏(Deep Red,CA)

HDSP-H8A3 0.8“7段单数字LED显示屏(深红色,CC)

Broadcom HDSP-H8A3是0.8英寸高度系列通孔,7段单位数字,基于PCB的LED显示设备的一部分。 HDSP-H8A3提供带有右手小数的深红色数字字符,并具有共阴极(CC)。 功能 高可靠性 出色的个性外观 卤化 符合RoHS标准 带有白色扩散段的灰色顶面 应用 白色家电及电器 黑色商品 机顶盒 游戏机系统
发表于 07-04 09:48 57次 阅读
HDSP-H8A3 0.8“7段单数字LED显示屏(深红色,CC)