以蓝牙音箱为案例的PCB设计布线综合知识详解

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一、布线概述及原则

传统的PCB设计，板上的走线只是作为信号连通的载体，PCB设计工程师不需要考虑走线的分布参数。


随着电子行业的飞速发展，数据吞量从单位时间几兆、几十兆发展到10Gbit/s率的提升带来了高速理论的飞速发展，PCB走线已经不能看作简单的互连载体，而是要从传输线的理论来分析各种分布参数带来的影响

同时PCB的复杂度和密度也同时在不断增加，从普通的通孔设计到微孔设计再到多阶盲埋孔设计，现在还有埋阻、埋容器件设计等，高密度给PCB布线带来极大的困难的同时，也需要PCB设计工程师更加深入的了解PCB生产加工流程的其工艺参数。


高速和高密PCB的发展使得PCB设计工程师在硬件设计中的重要性日益突出的同时，相应的PCB设计上的挑战也越来越大，设计工程师需要了解的知识点越来越多。





二、PCB布线类型

PCB板上布线类型主要包括信号线和电源，地线。其中信号线为最常见的布线，类型比较多。根据布线形式还有单线，差分线等。

根据布线的物理结构还可以分为带状线、微带线。




三、PCB布线基本要求知识

常规PCB布线，有以下基本要求：

（1）QFP、SOP等封装的矩形焊盘出线，应从PIN中心引出（一般采用铺shape）。

（2）布（1）QFP、SOP等封装的矩形焊盘出线，应从PIN中心引出（一般采用铺shape。线到板边的距离不小于20MIL。




注：上图中，红色为板外框OUTLINE，绿色为整板布线区域routkeepin(routkeepin相对于OUTLINE内缩20mil以上)。

说明：此板边还包括开窗、铣槽、阶梯、铣薄区域等通过铣刀进行加工的图形边沿。


（3）金属外壳器件下，不允许有其他网络过孔，表层布线（常见金属壳体有晶振、电池等）

（4）除封装本身引起的DRC错误外，布线不得有DRC错误，包括同名网络DRC错误，兼容设计除外）

（5）PCB设计完成后没有未连接的网络，具PCB网络与电路图表一致。


（6）不允许出席那Dangline Line。

（7）如明确不需要保留非功能焊盘，光绘文件中必须去除。

（8）建议不先到半边的距离大鱼2MM

（9）建议信号线优先选择内层布线

（10）建议高速信号区域相应的电源平面或地平面尽可能保持完整

（11）建议布线分布均匀，大面积无布线的区域需要铺铜，但要求不影响阻抗控制

（12）建议所有布线需要倒角，倒角角度推荐45°

（13）建议防止信号线在相邻层形成边长超过200ML的自环

（14）建议相邻层的布线方向成正交结构


说明：相邻层的布线避免走成同一方向，以减少层间串扰，如果不可避免，特别是信号速率较高时，应考虑用地平面隔离各布线层，用地信号隔离各信号线。

四、PCB布线的阻抗控制



说明：线宽在PCB加工的时候分为2部分，上表面宽度和下表面宽度。



单端信号微带线阻抗计算示意图：



差分信号微带线阻抗计算示意图：



单端信号带状线阻抗计算示意图：



差分信号带状线阻抗计算示意图：



单端信号微带线（带共面地线）阻抗计算示意图：



差分信号微带线（带共面地线）阻抗计算示意图：