在PCB线路板设计中,布线是一项至关重要的任务,它直接关系到电路的性能、稳定性和可靠性。本文将围绕内部与外部单元/设备的布线进行深入探讨,以“内部单元/设备的布线”和“外部单元/设备布线”两个维度展开。
在PCB上,内部单元/设备的布线至关重要。为了优化电流路径,减少电磁干扰,设计时应遵循以下原则:
环路面积最小化:板间和单元间的互连线形成的电流环路面积应尽可能地小,设计目标是最大环路面积小于4cm。较大的环路应该细分为更小的环路,以便使它们产生的电磁场相互抵消,从而降低电磁干扰。
正交布线:环路和导线应该成直角正交,这种布局方式有助于减少耦合,进一步降低电磁干扰。
电路分离:模拟电路布线、数字电路布线和射频布线不应捆绑在一起,它们之间应该尽量远地分开,以防止不同电路之间的信号干扰。
电源线设计:电源线应采用双绞线,以减小电磁干扰。在某些情况下,应使用对绞屏蔽线来进一步提高抗干扰能力。此外,双绞线对之间的距离至少要大于1.5倍的扭绞长度,以提供适当的隔离。扭绞长度定义为每英寸完全扭绞个数的倒数,为了符合这个隔离导则,每个扭绞线对通常需要使用分开的线束。若距离无法增加,则可以相应增加每英寸的扭绞数,从而减小扭绞长度。
外部单元/设备的布线同样需要精心规划,以确保信号的稳定传输和系统的可靠性。以下是外部单元/设备布线时应遵循的几个原则:
高压线路扭绞:对于有高压的线路返回线,应进行扭绞处理,以提供最小的环路耦合和最大的场强对消,从而降低电磁干扰。
信号与电源电路扭绞:不论信号电路还是电源电路,都应该与各自的返回线相互扭绞。在安全允许的前提下,使它们处在连接器相邻的插脚上,以进一步降低电磁干扰。
多条线路扭绞:多条线路共用一个公共返回线的,应该把它们作为一组进行扭绞,以提高抗干扰能力。
最短路径布线:单元之间的连线应走最直的路线,因为干扰耦合与线路长度成正比。通过缩短线路长度,可以降低电磁干扰的耦合效应。
平衡电路与准平衡电路:平衡电路和准平衡电路应使用双绞线来减小磁场耦合。同时,在需要DC大电流激励的电路中,使用双绞线也有助于减小DC磁场。
共模电流处理:共模电流引起的耦合不能用扭绞的方法来减小,而只能通过减小干扰源或采用屏蔽的方法来降低耦合效应。
综上所述,PCB线路板设计中内部与外部单元/设备的布线是一项复杂而精细的任务。通过遵循上述原则和方法,可以优化电流路径、减少电磁干扰、提高电路性能和稳定性。在实际设计中,应结合具体需求和实际情况进行灵活调整和优化,以达到最佳的设计效果。