多層PCB電路板設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)

在內(nèi)電層添加了12V區(qū)域后，還可以根據(jù)實(shí)際需要添加別的網(wǎng)絡(luò)，就是說(shuō)將整個(gè)Power內(nèi)電層分割為幾個(gè)不同的相互隔離的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域連接不同的電源網(wǎng)絡(luò)。最后完成效果如圖11-23所示。在完成內(nèi)電層的分割之后，可以在如圖11-20所示的對(duì)話(huà)框中編輯和刪除已放置的內(nèi)電層網(wǎng)絡(luò)。單擊Edit按鈕可以彈出如圖11-15所示的內(nèi)電層屬性對(duì)話(huà)框，在該對(duì)話(huà)框中可以修改邊界線(xiàn)寬、內(nèi)電層層面和連接的網(wǎng)絡(luò)，但不能修改邊界的形狀。如果對(duì)邊界的走向和形狀不滿(mǎn)意，則只能單擊Delete按鈕，重新繪制邊界；或者選擇【Edit】/【Move】/【Split Plane Vertices】命令來(lái)修改內(nèi)電層邊界線(xiàn)，此時(shí)可以通過(guò)移動(dòng)邊界上的控點(diǎn)來(lái)改變邊界的形狀，如圖11-24所示。完成后在彈出的確認(rèn)對(duì)話(huà)框中單擊Yes按鈕即可完成重繪。出現(xiàn)問(wèn)題。所以在PCB設(shè)計(jì)時(shí)要盡量保證邊界不通過(guò)具有相同網(wǎng)絡(luò)名稱(chēng)的焊盤(pán)。

（3）在繪制內(nèi)電層邊界時(shí)，如果由于客觀原因無(wú)法將同一網(wǎng)絡(luò)的所有焊盤(pán)都包含在內(nèi)，那么也可以通過(guò)信號(hào)層走線(xiàn)的方式將這些焊盤(pán)連接起來(lái)。但是在多層板的實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該盡量避免這種情況的出現(xiàn)因?yàn)槿绻捎眯盘?hào)層走線(xiàn)的方式將這些焊盤(pán)與內(nèi)電層連接，就相當(dāng)于將一個(gè)較大的電阻（信號(hào)層走線(xiàn)電阻）和較小的電阻（內(nèi)電層銅膜電阻）串聯(lián)，而采用多層板的重要優(yōu)勢(shì)就在于通過(guò)大面積銅膜連接
電源和地的方式來(lái)有效減小線(xiàn)路阻抗，減小PCB接地電阻導(dǎo)致的地電位偏移，提高抗干擾性能。所以在實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)該盡量避免通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接電源網(wǎng)絡(luò)。

（4）將地網(wǎng)絡(luò)和電源網(wǎng)絡(luò)分布在不同的內(nèi)電層層面中，以起到較好的電氣隔離和抗干擾的效果。

（5）對(duì)于貼片式元器件，可以在引腳處放置焊盤(pán)或過(guò)孔來(lái)連接到內(nèi)電層，也可以從引腳處引出一段很短的導(dǎo)線(xiàn)（引線(xiàn)應(yīng)該盡量粗短，以減小線(xiàn)路阻抗），并且在導(dǎo)線(xiàn)的末端放置焊盤(pán)和過(guò)孔來(lái)連接，如圖11-27所示。

（6）關(guān)于去耦電容的放置。前面提到在芯片的附近應(yīng)該放置0.01μF的去耦電容，對(duì)于電源類(lèi)的芯片，還應(yīng)該放置10 F或者更大的濾波電容來(lái)濾除電路中的高頻干擾和紋波，并用盡可能短的導(dǎo)線(xiàn)連接到芯片的引腳上，再通過(guò)焊盤(pán)連接到內(nèi)電層。

（7）如果不需要分割內(nèi)電層，那么在內(nèi)電層的屬性對(duì)話(huà)框中直接選擇連接到網(wǎng)絡(luò)就可以了，不再需要內(nèi)電層分割工具。

11.5 多層板設(shè)計(jì)原則匯總
在本章及前面幾章的介紹中，我們已經(jīng)強(qiáng)調(diào)了一些關(guān)于PCB設(shè)計(jì)所需要遵循的原則，在這里我們將這些原則做一匯總，以供讀者在設(shè)計(jì)時(shí)參考，也可以作為設(shè)計(jì)完成后檢查時(shí)參考的依據(jù)。

1．PCB元器件庫(kù)的要求

（1）PCB板上所使用的元器件的封裝必須正確，包括元器件引腳的大小尺寸、引腳的間距、引腳的編號(hào)、邊框的大小和方向表示等。

（2）極性元器件（電解電容、二極管、三極管等）正負(fù)極或引腳編號(hào)應(yīng)該在PCB元器件庫(kù)中和PCB板上標(biāo)出。

（3）PCB庫(kù)中元器件的引腳編號(hào)和原理圖元器件的引腳編號(hào)應(yīng)當(dāng)一致，例如在前面章節(jié)中介紹了二極管PCB庫(kù)元器件中的引腳編號(hào)和原理圖庫(kù)中引腳編號(hào)不一致的問(wèn)題。

（4）需要使用散熱片的元器件在繪制元器件封裝時(shí)應(yīng)當(dāng)將散熱片尺寸考慮在內(nèi)，可以將元器件和散熱片一并繪制成為整體封裝的形式。

（5）元器件的引腳和焊盤(pán)的內(nèi)徑要匹配，焊盤(pán)的內(nèi)徑要略大于元器件的引腳尺寸，以便安裝。

2．PCB元件布局的要求

（1）元器件布置均勻，同一功能模塊的元器件應(yīng)該盡量靠近布置。

（2）使用同一類(lèi)型電源和地網(wǎng)絡(luò)的元器件盡量布置在一起，有利于通過(guò)內(nèi)電層完成相互之間的電氣連接。

（3）接口元器件應(yīng)該靠邊放置，并用字符串注明接口類(lèi)型，接線(xiàn)引出的方向通常應(yīng)該離開(kāi)電路板。

（4）電源變換元器件（如變壓器、DC/DC變換器、三端穩(wěn)壓管等）應(yīng)該留有足夠的散熱空間。

（5）元器件的引腳或參考點(diǎn)應(yīng)放置在格點(diǎn)上，有利于布線(xiàn)和美觀。

（6）濾波電容可以放置在芯片的背面，靠近芯片的電源和地引腳。

（7）元器件的第一引腳或者標(biāo)識(shí)方向的標(biāo)志應(yīng)該在PCB上標(biāo)明，不能被元器件覆蓋。

（8）元器件的標(biāo)號(hào)應(yīng)該緊靠元器件邊框，大小統(tǒng)一，方向整齊，不與焊盤(pán)和過(guò)孔重疊，不能放置在元器件安裝后被覆蓋的區(qū)域。

3．PCB布線(xiàn)要求

（1）不同電壓等級(jí)電源應(yīng)該隔離，電源走線(xiàn)不應(yīng)交叉。

（2）走線(xiàn)采用45°拐角或圓弧拐角，不允許有尖角形式的拐角。

（3）PCB走線(xiàn)直接連接到焊盤(pán)的中心，與焊盤(pán)連接的導(dǎo)線(xiàn)寬度不允許超過(guò)焊盤(pán)外徑的大小。

（4）高頻信號(hào)線(xiàn)的線(xiàn)寬不小于20mil，外部用地線(xiàn)環(huán)繞，與其他地線(xiàn)隔離。

（5）干擾源（DC/DC變換器、晶振、變壓器等）底部不要布線(xiàn)，以免干擾。

（6）盡可能加粗電源線(xiàn)和地線(xiàn)，在空間允許的情況下，電源線(xiàn)的寬度不小于50mil。

（7）低電壓、低電流信號(hào)線(xiàn)寬9～30mil，空間允許的情況下盡可能加粗。

（8）信號(hào)線(xiàn)之間的間距應(yīng)該大于10mil，電源線(xiàn)之間間距應(yīng)該大于20mil。

（9）大電流信號(hào)線(xiàn)線(xiàn)寬應(yīng)該大于40mil，間距應(yīng)該大于30mil。

（10）過(guò)孔最小尺寸優(yōu)選外徑40mil，內(nèi)徑28mil。在頂層和底層之間用導(dǎo)線(xiàn)連接時(shí)，優(yōu)選焊盤(pán)。

（11）不允許在內(nèi)電層上布置信號(hào)線(xiàn)。

（12）內(nèi)電層不同區(qū)域之間的間隔寬度不小于40mil。

（13）在繪制邊界時(shí)，盡量不要讓邊界線(xiàn)通過(guò)所要連接到的區(qū)域的焊盤(pán)。

（14）在頂層和底層鋪設(shè)敷銅，建議設(shè)置線(xiàn)寬值大于網(wǎng)格寬度，完全覆蓋空余空間，且不留有死銅，同時(shí)與其他線(xiàn)路保持30mil（0.762mm）以上間距（可以在敷銅前設(shè)置安全間距，敷銅完畢后改回原有安全間距值）。

（15）在布線(xiàn)完畢后對(duì)焊盤(pán)作淚滴處理。

（16）金屬殼器件和模塊外部接地。

（17）放置安裝用和焊接用焊盤(pán)。

（18）DRC檢查無(wú)誤。

4．PCB分層的要求

（1）電源平面應(yīng)該靠近地平面，與地平面有緊密耦合，并且安排在地平面之下。

（2）信號(hào)層應(yīng)該與內(nèi)電層相鄰，不應(yīng)直接與其他信號(hào)層相鄰。

（3）將數(shù)字電路和模擬電路隔離。如果條件允許，將模擬信號(hào)線(xiàn)和數(shù)字信號(hào)線(xiàn)分層布置，并采用屏蔽措施；如果需要在同一信號(hào)層布置，則需要采用隔離帶、地線(xiàn)條的方式減小干擾；模擬電路和數(shù)字電路的電源和地應(yīng)該相互隔離，不能混用。

（4）高頻電路對(duì)外干擾較大，最好單獨(dú)安排，使用上下都有內(nèi)電層直接相鄰的中間信號(hào)層來(lái)傳輸，以便利用內(nèi)電層的銅膜減少對(duì)外干擾。