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電子元器件如何布局?元器件如何進行走線?

時間:2023-01-04 17:08:52來源:21ic電子網(wǎng)

導語:?電子元器件是一類器件的總稱,我們常見的元器件包括電阻、電敏、電容、電感、連接器等等。為增進大家對元器件的認識,本文將對元器件的布局、元器件的走線方式予以介紹。

  一、元器件布局

  布局中應(yīng)參考原理框圖,根據(jù)單板的主信號流向規(guī)律安排主要元器件。

  元器件的排列要便于調(diào)試和維修,亦即小元件周圍不能放置大元件、需調(diào)試的元、器件周圍要有足夠的空間。

  相同結(jié)構(gòu)電路部分,盡可能采用“對稱式”標準布局,按照均勻分布、重心平衡、版面美觀的標準優(yōu)化布局。

  同類型插裝元器件在X或Y方向上應(yīng)朝一個方向放置。同一種類型的有極性分立元件也要力爭在X或Y方向上保持一致,便于生產(chǎn)和檢驗。

  發(fā)熱元件要一般應(yīng)均勻分布,以利于單板和整機的散熱,除溫度檢測元件以外的溫度敏感器件應(yīng)遠離發(fā)熱量大的元器件。

  布局應(yīng)盡量滿足以下要求:總的連線盡可能短,關(guān)鍵信號線最短;高電壓、大電流信號與小電流,低電壓的弱信號完全分開;模擬信號與數(shù)字信號分開;高頻信號與低頻信號分開;高頻元器件的間隔要充分。

  去偶電容的布局要盡量靠近IC的電源管腳,并使之與電源和地之間形成的回路最短。

  元件布局時,應(yīng)適當考慮使用同一種電源的器件盡量放在一起, 以便于將來的電源分隔。

  二、電子元器件走線方式

  1 )時鐘的布線:

  時鐘線是對EMC 影響最大的因素之一。在時鐘線上應(yīng)少打過孔,盡量避免和其它信號線并行走線,且應(yīng)遠離一般信號線,避免對信號線的干擾。同時應(yīng)避開板上的電源部分,以防止電源和時鐘互相干擾。

  如果板上有專門的時鐘發(fā)生芯片,其下方不可走線,應(yīng)在其下方鋪銅,必要時還可以對其專門割地。對于很多芯片都有參考的晶體振蕩器,這些晶振下方也不應(yīng)走線,要鋪銅隔離。

  2)直角走線:

  直角走線一般是PCB布線中要求盡量避免的情況,也幾乎成為衡量布線好壞的標準之一,那么直角走線究竟會對信號傳輸產(chǎn)生多大的影響呢?

  從原理上說,直角走線會使傳輸線的線寬發(fā)生變化,造成阻抗的不連續(xù)。其實不光是直角走線,頓角,銳角走線都可能會造成阻抗變化的情況。

  直角走線的對信號的影響就是主要體現(xiàn)在三個方面:

  拐角可以等效為傳輸線上的容性負載,減緩上升時間;阻抗不連續(xù)會造成信號的反射;直角尖端產(chǎn)生的EMI。

  3)差分走線:

  差分信號(Differential Signal)在高速電路設(shè)計中的應(yīng)用越來越廣泛,電路中最關(guān)鍵的信號往往都要采用差分結(jié)構(gòu)設(shè)計。

  定義:通俗地說,就是驅(qū)動端發(fā)送兩個等值、反相的信號,接收端通過比較這兩個電壓的差值來判斷邏輯狀態(tài)“0”還是“1”。而承載差分信號的那一對走線就稱為差分走線。

  差分信號和普通的單端信號走線相比,最明顯的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下三個方面:

  抗干擾能力強,因為兩根差分走線之間的耦合很好,當外界存在噪聲干擾時,幾乎是同時被耦合到兩條線上,而接收端關(guān)心的只是兩信號的差值,所以外界的共模噪聲可以被完全抵消。

  能有效抑制EMI,同樣的道理,由于兩根信號的極性相反,他們對外輻射的電磁場可以相互抵消,耦合的越緊密,泄放到外界的電磁能量越少。

  時序定位精確,由于差分信號的開關(guān)變化是位于兩個信號的交點,而不像普通單端信號依靠高低兩個閾值電壓判斷,因而受工藝,溫度的影響小,能降低時序上的誤差,同時也更適合于低幅度信號的電路。

  目前流行的LVDS(low voltage differential signaling)就是指這種小振幅差分信號技術(shù)。

  對于PCB工程師來說,最關(guān)注的還是如何確保在實際走線中能完全發(fā)揮差分走線的這些優(yōu)勢。也許只要是接觸過Layout的人都會了解差分走線的一般要求,那就是“等長、等距”。

  等長是為了保證兩個差分信號時刻保持相反極性,減少共模分量;等距則主要是為了保證兩者差分阻抗一致,減少反射?!氨M量靠近原則”有時候也是差分走線的要求之一。

  4)蛇形線:

  蛇形線是Layout中經(jīng)常使用的一類走線方式。其主要目的就是為了調(diào)節(jié)延時,滿足系統(tǒng)時序設(shè)計要求。

  設(shè)計者首先要有這樣的認識:蛇形線會破壞信號質(zhì)量,改變傳輸延時,布線時要盡量避免使用。

  但實際設(shè)計中,為了保證信號有足夠的保持時間,或者減小同組信號之間的時間偏移,往往不得不故意進行繞線。

  注意點:

  成對出現(xiàn)的差分信號線,一般平行走線,盡量少打過孔,必須打孔時,應(yīng)兩線一同打孔,以做到阻抗匹配。

  相同屬性的一組總線,應(yīng)盡量并排走線,做到盡量等長。從貼片焊盤引出的過孔盡量離焊盤遠些。

標簽: 電子元器件

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