pcb模块化布局遵循哪些原则,布局技巧的基本原则是什么呢?pcb布局摆放元器件要遵循哪些原则。——小北PCB Allegro,pads,PCB电路板设计,电子元器件及芯片资料分享—小北设计

pcb模块化布局遵循哪些原则,有局技巧的基本原则是什么呢?

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面对如今硬件平台的集成度越来越高、系统越来越复杂的电子产品,对于PCB布局应该具有模块化的思维,要求无论是在硬件原理图的设计还是在PCB布线中均使用模块化、结构化的设计方法。作为硬件工程师,在了解系统整体架构的前提下,首先应该在原理图和PCB布线设计中自觉融合模块化的设计思想,结合PCB的实际情况,规划好对PCB进行布局的基本思路。下面和小北一起来看下pcb模块化布局遵循哪些原则,布局技巧的基本原则是什么呢?

pcb模块化布局遵循哪些原则,有局技巧的基本原则是什么呢?

PCB上模块的划分和关键器件的布局在PCB的EMC设计中起着至关重要的作用。PCB上的功能模块如频率生成器、电源模块、滤波器和晶振等在PCB上的相对位置和方向都会对电磁场的发射和接收产生巨大影响,且布局的优劣将影响到布线质量的好坏。

PCB上的器件可以根据不同的标准进行不同的划分,如可以按照功能、频率和信号类型划分。

1.按功能划分。各种电路模块实现不同的功能,如时钟电路、放大电路、驱动电路、A/D、D/A转换电路、I/O电路、开关电源电路和滤波电路等。一个完整的设计可能包含许多的电路模块,在进行PCB设计时,可根据信号流向对整个电路进行模块划分,从而保证整个布局的合理性,达到整体布线路径短,各个模块互不交错的效果,减少模块间互相干扰的可能。

2.按频率划分。按照信号的工作频率和速率可以对电路模块进行划分,在布局的时候,按照高频部分、中频部分、低频部分依次展开,布局互不交错。

3.按信号类型进行划分。电路模块按照信号类型可以分为数字电路和模拟电路两部分。为了降低数字电路对模拟电路的干扰,使他们可以和平共处。在PCB布局时需要给他们定义不同的区域,从空间上进行必要的隔离,减小相互之间的耦合。对于数、模转换电路,如A/D、D/A转换电路,应该布放在数字电路和模拟电路的交界处,电路模块布局的方向应以信号的流向为前提,使信号引线最短,并使模拟部分的引脚位于模拟地上方,数字部分的引脚位于数字地上方。 

PCB的布局是一个总和布局的过程。

在设计过程中,我们建议将所有电源和信号路径的正向和返回电流分三步绘制。步骤 1:在原理图上绘制的完整的电源路径。第2步:在PCB图上同样绘制电源路径。步骤 3:根据上面两步的结果,优化 PCB 布局和最小化环路面积。

方法一、

1、按电气性能合理分区,分为数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)、模拟电路区(怕干扰)、功率驱动区(干扰源)。

2、同一功能的电路,应尽量靠近放置,并保证各元器件连线最为简洁;同时,使各功能块间的连线最简洁。

3、质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度;发热元件应与温度敏感元件分开放置。

4、I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边,靠近引出接插件。

5、时钟产生器尽量靠近用到该时钟的器件。

6、每个集成电路的电源输入脚和地之间,加一个去耦电容;电路板空间较密时,几个集成电路周围加一个钽电容。

7、继电器线圈处加放电二极管。

8、布局要求均衡,疏密有序,不能头重脚轻或一头沉。

9、放置元器件时,一定要考虑元器件的实际尺寸大小、相对位置,在保证电路板电气性能和生产安装可行性和便利性同时,使之整齐美观 。

方法二、

01我们会对结构有要求的器件进行摆放,摆放的时候根据导入的结构,连接器得注意1脚的摆放位置。

02 布局时要注意结构中的限高要求。

03如果要布局美观,一般按元件外框或者中线坐标来定位(居中对齐)。

04整体布局要考虑散热。

05布局的时候需要考虑好布线通道评估、考虑好等长需要的空间。

06布局时需要考虑好电源流向,评估好电源通道。

07高速、中速、低速电路要分开。

08强电流、高电压、强辐射元器件远离弱电流、低电压、敏感元器件。

09模拟、数字、电源、保护电路要分开。

10接口保护器件应尽量靠近接口放置。

11接口保护器件摆放顺序要求:

一般电源防雷保护器件的顺序是:压敏电阻、保险丝、抑制二极管、EMI滤波器、电感或者共模电感,对于原理图缺失上面任意器件顺延布局。

一般对接口信号的保护器件的顺序是:ESD(TVS管)、隔离变压器、共模电感、电容、电阻,对于原理图缺失上面任意器件顺延布局;严格按照原理图的顺序(要有判断原理图是否正确的能力)进行“一字型”布局。

12电平变换芯片(如RS232)靠近连接器(如串口)放置。

13易受ESD干扰的器件,如NMOS、CMOS器件等,尽量远离易受ESD干扰的区域(如单板的边缘区域)。

14时钟器件布局:

晶体、晶振和时钟分配器与相关的IC器件要尽量靠近;

时钟电路的滤波器(尽量采用“∏”型滤波)要靠近时钟电路的电源输入管脚;

晶振和时钟分配器的输出是否串接一个22欧姆的电阻;

时钟分配器没用的输出管脚是否通过电阻接地;

晶体、晶振和时钟分配器的布局要注意远离大功率的元器件、散热器等发热的器件;

晶振距离板边和接口器件是否大于1英寸。

15开关电源是否远离ADDA转换器、模拟器件、敏感器件、时钟器件。

16开关电源布局要紧凑,输入、输出要分开,严格按照原理图的要求进行布局,不要将开关电源的电容随意放置。

17电容和滤波器件 :

电容务必要靠近电源管脚放置,而且容值越小的电容要越靠近电源管脚;

EMI滤波器要靠近芯片电源的输入口;

原则上每个电源管脚一个0.1uf的小电容、一个集成电路一个或多个10uf大电容,可以根据具体情况进行增减。

电路布局的一个原则,就是应该按照信号流向关系,尽可能做到使关键的高速信号走线最短,其次考虑电路板的整齐、美观。时钟信号应尽可能短,若时钟走线无法缩短,则应在时钟线的两侧加屏蔽地线。对于比较敏感的信号线,也应考虑采取一定的屏蔽措施。

时钟电路具有较大的对外辐射,会对一些较敏感的电路,特别是模拟电路产生较大的影响,因此在电路布局时应让时钟电路远离其他无关电路。为了防止时钟信号的对外辐射,一方面时钟电路一般应远离I/O电路和电缆连接器,另一方面要使时钟输出到负载的走线尽量短;在布线时对时钟信号要优先考虑进行内层走线,并进行必要的匹配和屏蔽处理。

低频数字I/O电路和模拟I/O电路应靠近连接器布放,时钟电路,高速电路和存储器等器件常布放在电路板的最靠近里边,远离人接触的位置;中低速逻辑电路一般放在电路板的中间位置;如果有A/D和D/A电路,则一般放在电路板最中间的位置。

在单板上一般都会有多个DC/DC电源模块,电源部分是单板上很大的一个噪声来源,电源部分的噪声会通过传导和辐射传给单板上的其他器件。单板上的供电线路越长,产生的问题越大,因此一般主电源部分都安装在单板电源入口处,如下图所示。电源部分放置方向主要是考虑输入/输出线的顺畅,避免交叉。

方法三、

1.元件排列规则

1).在通常条件下,所有的元件均应布置在印制电路的同一面上,只有在顶层元件过密时,才能将一些高度有限并且发热量小的器件,如贴片电阻、贴片电容、贴IC等放在底层。

2).在保证电气性能的前提下,元件应放置在栅格上且相互平行或垂直排列,以求整齐、美观,一般情况下不允许元件重叠;元件排列要紧凑,输入和输出元件尽量远离。

3).某元器件或导线之间可能存在较高的电位差,应加大它们的距离,以免因放电、击穿而引起意外短路。

4).带高电压的元件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。

5).位于板边缘的元件,离板边缘至少有2个板厚的距离

6).元件在整个板面上应分布均匀、疏密一致。

2.按照信号走向布局原则

1).通常按照信号的流程逐个安排各个功能电路单元的位置,以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它进行布局。

2).元件的布局应便于信号流通,使信号尽可能保持一致的方向。多数情况下,信号的流向安排为从左到右或从上到下,与输入、输出端直接相连的元件应当放在靠近输入、输出接插件或连接器的地方。

3.防止电磁干扰

1).对辐射电磁场较强的元件,以及对电磁感应较灵敏的元件,应加大它们相互之间的距离或加以屏蔽,元件放置的方向应与相邻的印制导线交叉。

2).尽量避免高低电压器件相互混杂、强弱信号的器件交错在一起。

3).对于会产生磁场的元件,如变压器、扬声器、电感等,布局时应注意减少磁力线对印制导线的切割,相邻元件磁场方向应相互垂直,减少彼此之间的耦合。

4).对干扰源进行屏蔽,屏蔽罩应有良好的接地。

5).在高频工作的电路,要考虑元件之间的分布参数的影响。

4. 抑制热干扰

1).对于发热元件,应优先安排在利于散热的位置,必要时可以单独设置散热器或小风扇,以降低温度,减少对邻近元件的影响。

2).一些功耗大的集成块、功率管、电阻等元件,要布置在容易散热的地方,并与其它元件隔开一定距离。

3).热敏元件应紧贴被测元件并远离高温区域,以免受到其它发热功当量元件影响,引起误动作。

4).双面放置元件时,底层一般不放置发热元件。

5.可调元件的布局

    对于电位器、可变电容器、可调电感线圈或微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求,若是机外调节,其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应;若是机内调节,则应放置在印制电路板于调节的地方

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