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[分享] 抓住PCB布局的18个细节

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发表于 2023-11-17 12:19:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
在电子设备的设计过程中,PCB布局是重中之重。一个良好的布局可以确保电路的稳定性、可靠性和性能。在本文中,我们将讨论PCB布局的18个可以参照的要点,设计时可以参考着来进行布局。
结尾:通过关注PCB布局的18个关键细节,您可以最大程度地优化电路的性能。从合理的元件布置、信号和电源分离,到地平面的设计和布线规则的遵守,每一个细节都可以对电路的性能产生重要影响。因此,作为一个电路设计师,我们应该时刻保持对细节的关注,并不断学习和改进我们的布局技巧,以确保我们的电路能够在最佳状态下工作。只有通过细致入微的布局,我们才能创造出更可靠、更高性能的电子产品。
(1)对于结构有要求的器件
这类器件是需要结合实际结构进行电路板的布局的,看放在哪个位置合适,哪些区域是绝对不能放的,摆放的时候需要根据结构进行考量,不然最终可能导致电路板装不进去相应的结构件,比如说对于某些限高的要求。
(2)连接器,接口的摆放位置
连接器,接口的摆放位置一般是放置在电路板的边缘,方便进行外设设备的插拔,实际设计中需要根据产品需求进行设计。
(3)布局美观
硬件工程师画板图,有的画的跟艺术品一样,有的则是画的一团糟,完全无整洁可言,要想实现布局美观的效果,一般按元件的外框或中心点来进行定位,使得整个电路板上的电子元器件整体分布均匀。
(4)散热
散热也是电路板性能稳定的一个考量因素,长时间工作在高温状态,对于电路板的性能或某些电子元器件是有影响的,所以良好的散热也是布局时需要考虑的,PCB布局时需要考虑好散热区域划分。
(5)考虑好布线通道评估
对于这一块,需要考虑之后布线的时候走线是否合理方便,对于差分信号或者相同的部件,需要考虑等长需要的空间是否足够。
(6)考虑好电源流向,评估好电源通道
布局时需要考虑好电源流向,从入口进来,会给哪些地方供电,电源流向是否简洁明了,总体评估好电源通道。这也是布局中很重要的一项。
图片5.jpg
(7)高速、中速、低速电路要分开
高速中速低速电路要分开布局,尤其是高速电路,是很容易受到干扰和干扰别人的,所以要将各个区域分开布局,从而保证各类信号尽量避免被干扰。
图片6.jpg
(8)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
这些和高速低速一个概念,易产生干扰或者是干扰别人,所以是需要相互远离的,不然很容易出现信号异常,电路板性能下降的问题。
(9)电平转换芯片靠近连接器放置
电平转换是区别与电源系统中的电压转换的哦,它是两种不同的东西哦,电平转换主要针对的是信号线电平。
图片7.jpg
在使用时,如果碰到器件之间的接口和控制信号的电压不同,就需要用到电平转换芯片进行电平的转换。做完电平适配才可以成功通信。实际布局时需要靠近连接器放置。
(10)模拟、数字、电源、保护电路要分开
这是基本中的基本了,尤其是模拟信号电路和数字信号电路,是肯定需要分开布局的
图片8.jpg
(11)接口保护器件应尽量靠近接口放置
接口保护器件保护的就是接口嘛,所以是要靠近接口放置的,这个应该很好理解。
(12)接口保护器件摆放顺序要求
保护器件的摆放在布局时也是有讲究的。
对于电源防雷保护器件,一般摆放的顺序是压敏电阻,保险丝,抑制二极管,EMI滤波器,电感等,先布局一个再布局下一个。如果原理图上没有某个器件,也是按照上面顺序进行布局即可。
对于接口信号的保护器件,顺序依次是ESD(TVS管),隔离变压器,共模电感,电容,电阻,需要严格按照顺序进行布局,如果原理图上没有某个器件,也是按照上面顺序进行布局即可。如下图所示,就是一个标准的布局摆放。

(13)易受ESD干扰的器件
对于这一类器件,常见的就是NMOS及CMOS等电子器件,布局时需要尽量远离容易受到ESD干扰的区域,比如说单板的边缘部分等区域。
(14)时钟器件布局
时钟器件也就是晶振,晶体和时钟分配器等等,在布局时需要紧紧挨着IC器件,使得传输距离不会过长。在摆放时也需要注意到时钟器件不用靠近大功率,散热强的器件,以免产生干扰,并且时钟电路的滤波器在摆放时也需要更加靠近时钟电路的电源输入管脚。
同时还需要根据实际电路设计考虑是否需要在时钟分配器的输出串接一个22欧姆的电阻,时钟分配器没有用到的输出是否要通过电阻接到GND。
(15)开关电源模块电路布局
开关电源的布局需要紧凑,不用过于分散,输入\输出电路要分开,需遵循原理图的要求进行相应的布局,电容的放置要合理,使得达到理想的滤波效果。
(16)开关电源的相对位置
需要注意开关电源的放置,布局时要将开关电源电路部分远离AD\DA转换器、敏感器件、时钟器件以及模拟器件,不然会相关干扰。

(17)电容及滤波器件
电容的放置是布局时经常会进行的操作,在布局时需要靠近管脚放置,并且容值越小的电容要越靠近电源管脚。

EMI滤波器需要靠近芯片电源的输入口,使得芯片输入是一个稳定的输入。
(18)元器件的排列便于调试和维修
这个是与实际场景结合的,对于后期需要调试的元器件,周围需要留够空间,防止调试或维修时误损旁边元器件。

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