画PCB的时候,布线这一步最能体现工程师的水平。同样的原理图,不同的人画出来的板子,性能可能天差地别。布线不是简单的连连看,里面有好多门道,新手容易踩坑。
首先是走线宽度。电源线和地线要粗,信号线可以细一点。一般电源线至少走0.5mm以上,大电流的地方可能要1mm甚至更粗。信号线0.2mm到0.3mm就够用。走线太细,电流一大就发热,严重的还会烧断。走线太粗又浪费空间,特别是高密度板子,寸土寸金。
高速信号的走线要特别小心。时钟线、数据线这些,尽量短、尽量直,少打过孔。过孔会引入寄生电感和电容,影响信号完整性。如果必须拐弯,不要用直角,用45度斜角或者圆弧。直角走线会造成阻抗不连续,高速信号经过时会产生反射。
模拟地和数字地分开走,最后在电源入口附近单点接地。这是很多新手容易忽略的点。数字电路开关噪声大,如果跟模拟地混在一起,会把噪声耦合到模拟信号里,导致ADC采样不准、运放输出有纹波。分层设计的时候,最好有一层完整的地平面,能提供低阻抗的回流路径。
差分信号的布线要成对走线,两根线长度尽量相等,间距保持一致。差分线走的是差模信号,对共模噪声有很强的抑制能力,但前提是两根线要对称。如果一根线长一根线短,或者间距忽大忽小,差模信号就会转成共模信号,抗干扰能力就下降了。
铺铜也有讲究。空白的地方铺地铜,能减小地线阻抗、屏蔽干扰。但铺铜的时候要注意孤岛,就是那些跟主地网没有连接的小铜皮。孤岛铜皮会形成天线效应,接收空间噪声反而坏事。如果发现有孤岛,要么打个过孔连到地平面,要么干脆挖掉。
最后说一个检查的好习惯:画完板子先跑一遍DRC(设计规则检查),再对着原理图逐个网络核对。很多低级错误,比如短路、开路、间距不够,DRC都能 catch 到。但DRC不是万能的,有些问题比如信号线跨分割、回流路径过长,需要人工检查。多花十分钟检查,能省掉后面调试的好几天。
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