PCB布局的经验法则

2021年6月17日

关键的外卖

第一个PCB布局的拇指规则-开始与一个完整的计划
为最好的路由规划出组件的位置
将经验规则转换为设计规则和约束

组件放置根据PCB布局的经验规则

放置在印刷电路板上的组件，就像在3D PCB设计系统中看到的那样

仅仅因为“经验法则”通常是基于经验而不是精确的事实，并不会否定它的价值。例如，当我告诉我的孩子们，一个好的经验法则是不要和他们的母亲顶嘴时，他们很快就发现，一旦他们越过了那条线，我的建议是多么准确。有很多经验法则是我们日常所依赖的，包括那些适用于印刷电路板设计的。

虽然PCB布局的许多方面是由程序、标准和工作流控制的，但仍有许多只属于部落知识。除非这些知识已被收集、记录并纳入设计数据库，它将只存在于从一个设计师传递到下一个设计师的信息中。让我们来看看一些更常见的PCB布局经验法则，看看它们是如何应用到我们目前正在布局的电路板上的。

PCB布局的第一条经验法则:从一个计划开始

你可能永远不会在公司程序或PCB设计教程中找到的东西是在开始之前有一个计划的重要性。开云体育官方登录众所周知，许多布局设计师都直接投入到一个新的设计中，而没有首先考虑他们正在做的事情的所有后果。这可能导致路由失败，并最终改变位置以正确完成设计。为了避免这样的问题，在你开始放置零件之前，要考虑一下你想要完成什么。这里有一些想法可以考虑:

数据:提前收集尽可能多的信息。你需要处理的东西越多，重新设计的机会就越少。
图书馆:确保你的PCB库在开始放置组件之前已经准备就绪。大量的设计时间被浪费，因为必须重新布局电路以适应修改或修正的部分。
原理图:确保原理图相对完整、更新，并且可以使用。如果它有逻辑地布局，组件和网络被清晰地标记和定义，那也是非常有用的。
参数:首先使用首选设置设置您的设计环境，以便稍后不必返回并对文本或其他细节进行调整。
工作流程:在开始之前，确保团队中的每个人都了解自己的职责。为团队成员分配任务，组织工作流程，并在需要时安排额外的帮助。

有了计划，你就可以开始你的布局，而不需要花费时间和精力。接下来，我们将看看在电路板上放置组件的一些经验法则。

放置和布线在印刷电路板上的元件

PCB布局应该从一个详细的计划开始，以避免在完成设计时出现问题

清洁的PCB布局从布局开始

要记住的一个经验法则是，组件的位置驱动板的路由，而不是相反。PCB设计师通常本能地知道这个规则，但这仍然是一个重要的点。虽然零件总是需要调整以帮助布线，但设计师仍然必须理解好的零件放置对整体设计的成功有多重要。这里有一些额外的放置规则将有助于此。

布图规划

电路板通常具有不同类型的电路，可以指定为数字，模拟和电源。这些可以进一步分解为子组，如果这些组混合在一起，可能会导致巨大的信号和电源完整性问题。你能做的最好的事情就是平面图，或者划分电路组在开始将组件放在电路板上之前进行设计。这将帮助你避免相声的问题， EMI，噪音和其他完整性问题，这些问题可能会破坏原本好看的设计。一种方法是将设计设置为原理图和布局之间的交叉选择，这样您就可以在原理图上选择要在布局中进行分组的部件组。

组件的位置

有了电路板的平面图，现在就有了一个很好的布局攻击计划。现在是时候执行这个计划了放置组件在电路板上使用一些额外的PCB布局的经验规则:

保持电路的模拟区和数字区彼此分开。即使你已经在平面图中这样做了，当涉及到部件的实际位置时，也要小心。放置是一个不断变化的迭代过程，您可以很容易地将部件从其首选位置滑出。
在有噪声的电源组件和它们所供应的数字电路之间保持分离。
将较大的内存和处理器组件放置在设计的中心，以帮助在整个电路板均匀散热。
根据原理图中指定的信号路径放置高速元件。在源和负载之间的内联电阻应该尽可能地放置在这些引脚之间。
模拟电路和电源电路的组件应该放置在最优的路由。这种电路中使用的迹线通常需要比其他迹线短、直接和宽，以帮助降低它们的电感、电阻和噪声。
PCB部件也需要放置，以最方便地将其组装到电路板上。可制造性设计(DFM)规则通常被视为经验法则，但它们对设计的成功至关重要。在开始PCB布局之前，应与制造商确认这些规则，以确保板可以按设计建造。

路由的放置注意事项

尽管我们前面说过放置驱动路由，但是路由也会影响部件应该如何放置。出于这个原因，在放置组件时还需要考虑路由问题。下面是一些路由的经验法则:

为路由大数据内存总线提供足够的空间。记住也要允许转义路由。
放置部件时，应避免敏感数字信号通过模拟电路或模拟信号通过数字电路。
确保有足够的空间用于敏感信号，如差分对，这将需要额外的空间到其他路由。
不要让您的组件放置强迫您在参考地平面的空隙或分割中路由痕迹。这将破坏信号返回路径，并在电路板上产生噪声。

好消息是，许多这些布局和路由的经验规则可以作为官方设计规则和约束设置在您的CAD系统中。我们接下来会讨论这个问题。

在Cadence Allegro规则和约束编辑器中设置差分对规则

建立差分对的PCB设计规则和约束

将PCB布局经验规则转换为设计规则和约束

虽然简单的设计有时可以在没有大量自动化的情况下完成，但今天大多数PCB布局都有太多的要求，无法手动跟踪它们。幸运的是，我们前面讨论的关于组件放置和路由的经验法则通常可以设置为CAD系统中的设计规则和约束。例如，Cadence的Allegro PCB Editor就为此目的内置了一个全面的设计规则和约束系统。

的约束管理器如上图所示，为设计师提供了一个简单的输入工具，使他们的经验规则合法化。从默认值开始，电子表格样式的应用程序允许您设置一个将在整个过程中传播的值，或者根据需要手动复制和粘贴条目。在原理图和布局中都可以访问的管理器还允许创建可以添加网络组或组件的类。跟踪宽度和空间，以及其他约束，可以添加到单独的网络或网络类。还可以设置高速设计规则，以及各种制造和组装规则，以监控部件放置、丝印、焊接屏蔽和粘贴屏蔽。在您设计时，在线检查系统会持续检查这些规则，也可以根据需要进行批量检查。

在约束管理器等功能的帮助下，PCB布局设计人员可以依靠他们的系统，而不是记住多个经验规则。但是，关键是要完全配置并让这些特性为您工作。