PCB設計工程師在設計PCB時,往往很想使用
自動布線。通常,純數(shù)字的電路板(尤其信號電平比較低,電路密度比較小時)采用自動布線是沒有問題的。但是,在設計模擬、混合信號或高速電路板時,如果采用
PCB設計軟件的自動布線工具,可能會出現(xiàn)一些問題,甚至很可能帶來嚴重的電路性能問題。
圖1 采用自動布線為圖3所示電路原理圖設計的電路板的頂層
圖2 采用自動布線為圖3所示電路原理圖設計的電路板的底層
圖3a 圖1、圖2、圖4和圖5中布線的電路原理圖
圖3b 圖1、圖2、圖4和圖5中布線的模擬部分電路原理圖
例如,圖1中顯示了一個采用自動布線設計的雙面板的頂層。此雙面板的底層如圖2所示,這些布線層的電路原理圖如圖3a和圖3b所示。設計此混合信號電路板時,經(jīng)仔細考慮,將器件手工放在板上,以便將數(shù)字和模擬器件分開放置。
采用這種布線方案時,有幾個方面需要注意,但最麻煩的是接地。如果在頂層布地線,則頂層的器件都通過走線接地。器件還在底層接地,頂層和底層的地線通過電路板最右側的過孔連接。當檢查這種布線策略時,首先發(fā)現(xiàn)的弊端是存在多個地環(huán)路。另外,還會發(fā)現(xiàn)底層的地線返回路徑被水平信號線隔斷了。這種接地方案的可取之處是,模擬器件(12位A/D轉換器MCP3202和2.5V參考電壓源MCP4125)放在電路板的最右側,這種布局確保了這些模擬芯片下面不會有數(shù)字地信號經(jīng)過。
圖3a和圖3b所示電路的手工布線如圖4、圖5所示。在手工布線時,為確保正確實現(xiàn)電路,需要遵循一些通用的設計準則:
盡量采用地平面作為電流回路;
將模擬地平面和數(shù)字地平面分開;
如果地平面被信號走線隔斷,為降低對地電流回路的干擾,應使信號走線與地平面垂直;
模擬電路盡量靠近電路板邊緣放置,數(shù)字電路盡量靠近電源連接端放置,這樣做可以降低由數(shù)字開關引起的di/dt效應。
這兩種雙面板都在底層布有地平面,這種做法是為了方便PCBA工程師解決問題,使其可快速明了電路板的布線。廠商的演示板和評估板通常采用這種布線策略。但是,更為普遍的做法是將地平面布在電路板頂層,以降低電磁干擾。
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