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PCB设计工程师在设计PCB时,往往很想使用自动布线。通常,纯数字的电路板(尤其信号电平比较低,电路密度比较小时)采用自动布线是没有问题的。但是,在设计模拟、混合信号或高速电路板时,如果采用PCB设计软件的自动布线工具,可能会出现一些问题,甚至很可能带来严重的电路性能问题。

图1 采用自动布线为图3所示电路原理图设计的电路板的顶层
图1 采用自动布线为图3所示电路原理图设计的电路板的顶层

图2 采用自动布线为图3所示电路原理图设计的电路板的底层
图2 采用自动布线为

图3a 图1、图2、图4和图5中布线的电路原理图
图3a 图1、图2、图4和图5中布线的电路原理图

图3b 图1、图2、图4和图5中布线的模拟部分电路原理图
图3b 图1、图2、图4和图5中布线的模拟部分电路原理图

例如,图1中显示了一个采用自动布线设计的双面板的顶层。此双面板的底层如图2所示,这些布线层的电路原理图如图3a和图3b所示。设计此混合信号电路板时,经仔细考虑,将器件手工放在板上,以便将数字和模拟器件分开放置。

采用这种布线方案时,有几个方面需要注意,但最麻烦的是接地。如果在顶层布地线,则顶层的器件都通过走线接地。器件还在底层接地,顶层和底层的地线通过电路板最右侧的过孔连接。当检查这种布线策略时,首先发现的弊端是存在多个地环路。另外,还会发现底层的地线返回路径被水平信号线隔断了。这种接地方案的可取之处是,模拟器件(12位A/D转换器MCP3202和2.5V参考电压源MCP4125)放在电路板的最右侧,这种布局确保了这些模拟芯片下面不会有数字地信号经过。

图3a和图3b所示电路的手工布线如图4、图5所示。在手工布线时,为确保正确实现电路,需要遵循一些通用的设计准则:

尽量采用地平面作为电流回路;
将模拟地平面和数字地平面分开;
如果地平面被信号走线隔断,为降低对地电流回路的干扰,应使信号走线与地平面垂直;

模拟电路尽量靠近电路板边缘放置,数字电路尽量靠近电源连接端放置,这样做可以降低由数字开关引起的di/dt效应。

这两种双面板都在底层布有地平面,这种做法是为了方便PCBA工程师解决问题,使其可快速明了电路板的布线。厂商的演示板和评估板通常采用这种布线策略。但是,更为普遍的做法是将地平面布在电路板顶层,以降低电磁干扰。

本文转载自:pcb_honglijie的博客
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