PCB的特殊布線(xiàn)及檢查方法詳解

小編不知道電源朋友們在各種PCB布線(xiàn)完成之后會(huì )不會(huì )進(jìn)行檢查工作？但這項工作真的很重要。那么如何對PCB設計中布線(xiàn)進(jìn)行檢查，為后來(lái)的PCB設計、電路設計鋪好“路”呢?本文小編會(huì )從PCB設計中的各種特性來(lái)和你分享如何完成PCB布線(xiàn)后的檢查工作。

在講解PCB布線(xiàn)完成后的檢查工作之前，先為大家介紹三種PCB的特殊走線(xiàn)技巧：直角走線(xiàn)、差分走線(xiàn)和蛇形線(xiàn)。

直角走線(xiàn)(三個(gè)方面)

直角走線(xiàn)的對信號的影響就是主要體現在三個(gè)方面：一是拐角可以等效為傳輸線(xiàn)上的容性負載，減緩上升時(shí)間；二是阻抗不連續會(huì )造成信號的反射；三是直角尖端產(chǎn)生的EMI，到10GHz以上的RF設計領(lǐng)域，這些小小的直角都可能成為高速問(wèn)題的重點(diǎn)對象。

差分走線(xiàn)(“等長(cháng)、等距、參考平面”)

何為差分信號(Differential Signal)?通俗地說(shuō)就是驅動(dòng)端發(fā)送兩個(gè)等值、反相的信號，接收端通過(guò)比較這兩個(gè)電壓的差值來(lái)判斷邏輯狀態(tài)“0”還是“1”。而承載差分信號的那一對走線(xiàn)就稱(chēng)為差分走線(xiàn)。差分信號和普通的單端信號走線(xiàn)相比，最明顯的優(yōu)勢體現在以下三方面：

（1）抗干擾能力強，因為兩根差分走線(xiàn)之間的耦合很好，當外界存在噪聲干擾時(shí)，幾乎是同時(shí)被耦合到兩條線(xiàn)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被完全抵消。

（2）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(chǎng)可以相互抵消，耦合的越緊密，泄放到外界的電磁能量越少。

（3）時(shí)序定位精確，由于差分信號的開(kāi)關(guān)變化是位于兩個(gè)信號的交點(diǎn)，而不像普通單端信號依靠高低兩個(gè)閾值電壓判斷，因而受工藝，溫度的影響小，能降低時(shí)序上的誤差，同時(shí)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)。

蛇形線(xiàn)(調節延時(shí))

蛇形線(xiàn)是Layout中經(jīng)常使用的一類(lèi)走線(xiàn)方式。其主要目的就是為了調節延時(shí)，滿(mǎn)足系統時(shí)序設計要求。其中最關(guān)鍵的兩個(gè)參數就是平行耦合長(cháng)度 (Lp)和耦合距離(S)，很明顯，信號在蛇形走線(xiàn)上傳輸時(shí)，相互平行的線(xiàn)段之間會(huì )發(fā)生耦合，呈差模形式，S越小，Lp越大，則耦合程度也越大?？赡軙?huì )導致傳輸延時(shí)減小，以及由于串擾而大大降低信號的質(zhì)量，其機理可以參考對共模和差模串擾的分析。

下面是給Layout工程師處理蛇形線(xiàn)時(shí)的幾點(diǎn)建議：

（1）盡量增加平行線(xiàn)段的距離(S)，至少大于3H，H指信號走線(xiàn)到參考平面的距離。通俗的說(shuō)就是繞大彎走線(xiàn)，只要S足夠大，就幾乎能完全避免相互的耦合效應。

（2）減小耦合長(cháng)度Lp，當兩倍的Lp延時(shí)接近或超過(guò)信號上升時(shí)間時(shí)，產(chǎn)生的串擾將達到飽和。

（3）帶狀線(xiàn)(Strip-Line)或者埋式微帶線(xiàn)(Embedded Micro-strip)的蛇形線(xiàn)引起的信號傳輸延時(shí)小于微帶走線(xiàn)(Micro-strip)。理論上，帶狀線(xiàn)不會(huì )因為差模串擾影響傳輸速率。

（4）高速以及對時(shí)序要求較為嚴格的信號線(xiàn)，盡量不要走蛇形線(xiàn)，尤其不能在小范圍內蜿蜒走線(xiàn)。

（5）可以經(jīng)常采用任意角度的蛇形走線(xiàn)，能有效的減少相互間的耦合。

（6）高速PCB設計中，蛇形線(xiàn)沒(méi)有所謂濾波或抗干擾的能力，只可能降低信號質(zhì)量，所以只作時(shí)序匹配之用而無(wú)其它目的。

（7）使用的跨接線(xiàn)是否最少？跨接線(xiàn)要穿過(guò)元件和附件嗎？

（8）裝配后字母看得見(jiàn)嗎?其尺寸和型號正確嗎?

（9）為了防止起泡，大面積的銅箔開(kāi)窗口了沒(méi)有？

（10）有工具定位孔嗎？

PCB電氣特性檢查項目：

（1）是否分析了導線(xiàn)電阻、電感、電容的影響?尤其是對關(guān)鍵的壓降相接地的影析了嗎？

（2）導線(xiàn)附件的間距和形狀是否符合絕緣要求？

（3）在關(guān)鍵之處是否控制和規定了絕緣電阻值？

（4）是否充分識別了極性？

（5）從幾何學(xué)的角度衡量了導線(xiàn)間距對泄漏電阻、電壓的影向嗎？

（6）改變表面涂覆層的介質(zhì)經(jīng)過(guò)鑒定了嗎？

PCB物理特性檢查項目：

（1）所有焊盤(pán)及其位置是否適合總裝？

（2）裝配好的印制電路板是否能滿(mǎn)足沖擊和振功條件？

（3）規定的標準元件的間距是多大？

（4）安裝不牢固的元件或較重的部件固定好了嗎？

（5）發(fā)熱元件散熱冷卻正確嗎?或者與印制電路板和其它熱敏元件隔離了嗎？

（6）分壓器和其它多引線(xiàn)元件定位正確嗎？

（7）元件安排和定向便于檢查嗎？

（8）是否消除了印制電路板上和整個(gè)印制電路板組裝件上的所有可能產(chǎn)生的干擾？

（9）定位孔的尺寸是否正確？

（10）公差是否完全及合理？

（11）控制和簽定過(guò)所有涂覆層的物理特性沒(méi)有？

（12）孔和引線(xiàn)直徑比是否公能接受的范圍內？

PCB機械設計因素：

雖然印制電路板采取機械方法支撐元件，但它不能作為整個(gè)設備的結構件來(lái)使用。在印制版的邊沿部分，至少每隔5英寸進(jìn)行一定的文撐。選擇和設計印制電路板必須考慮的因素如下：

（1）印制電路板的結構--尺寸和形狀。

（2）需要的機械附件和插頭(座)的類(lèi)型。

（3）電路與其它電路及環(huán)境條件的適應性。

（4）根據一些因素，例如受熱和灰塵來(lái)考慮垂直或水平安裝印制電路板。

（5）需要特別注意的一些環(huán)境因素，例如散熱、通風(fēng)、沖擊、振動(dòng)、濕度?；覊m、鹽霧以及輻射線(xiàn)。

（6）支撐的程度。

（7）保持和固定。

（8）容易取下來(lái)。

PCB印制電路板的安裝要求：

至 少應該在印制電路板三個(gè)邊沿邊緣1英寸的范圍內支撐。根據實(shí)踐經(jīng)驗，厚度為0.031--0.062英寸的印制電路板支撐點(diǎn)的間距至少應為4英寸；厚度大 于0.093英寸的印制電路板，其支撐點(diǎn)的間距至少應為5英寸。采取這一措施可提高印制電路板的剛性，并破壞印制電路板可能出現的諧振。

某種印制電路板通常要在考慮下列因素之后，才能決定它們所采用的安裝技術(shù)。

（1）印制電路板的尺寸和形狀。

（2）輸入、輸出端接數。

（3）可以利用的設備空間。

（4）所希望的裝卸方便性。

（5）安裝附件的類(lèi)型。

（6）要求的散熱性。

（7）要求的可屏蔽性。

（8）電路的類(lèi)型及與其它電路的相互關(guān)系。

印制電路板的撥出要求：

（1）不需要安裝元件的印制電路板面積。

（2）插拔工具對兩印制電路板間安裝距離的影響。

（3）在印制電路板設計中要專(zhuān)門(mén)準備安裝孔和槽。

（4）插撥工具要放在設備中使用時(shí)，尤其是要考慮它的尺寸。

（5）需要一個(gè)插拔裝置，通常用鉚釘把它永久性地固定在印制電路板組裝件上。

（6）在印制電路板的安裝機架中，要求特殊設計如負載軸承凸緣。

（7）所用插拔工具與印制電路板的尺寸、形狀和厚度的適應性。

（8）使用插拔工具所涉及的成本，既包括工具的價(jià)錢(qián)，也包括所增加的支出。

（9）為了緊固和使用插拔工具，而要求在一定程度上可進(jìn)入設備內部。

PCB機械方面的考慮：

對印制線(xiàn)路組裝件有重要影響的基材特性是：吸水性、熱膨張系數、耐熱特性、抗撓曲強度、抗沖擊強度、抗張強度、抗剪強度和硬度。所有這些特性既影響印制電路板結構的功能，也影響印制電路板結構的生產(chǎn)率。

有時(shí)可以考慮螺旋走線(xiàn)的方式進(jìn)行繞線(xiàn)，仿真表明，其效果要優(yōu)于正常的蛇形走線(xiàn)。