PCB 设计布线要点分析

有些朋友在PCB布线时，往往板子制作出来后才发现很多问题。由于前期缺乏充分的分析或根本没有进行分析，导致后期处理时非常困难。比如，电源线和一些杂线都布好了，但却遗漏了一组重要的信号线，结果这组线无法放在同一组同一层，甚至没有完整的参考平面，需要对之前的布线工作进行大幅度修改才能完成，耗时耗力。我们可以把PCB板比作一座城市，元器件就像林立的各类建筑，信号线则是城中的大街小巷、天桥和环岛。每条道路的出现都有详细的规划，布线也是如此。

布线时的优先次序：

a) 优先处理关键信号：电源、模拟小信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关键信号应首先布线。

b) 优先处理高布线密度区域：从单板上连接关系最复杂的器件开始布线，从布线最密集的区域入手。

c) 关键信号的处理注意事项：为时钟信号、高频信号和敏感信号等关键信号提供专门的布线层，确保其最小的回路面积。必要时采取屏蔽和增大安全间距的方法，保证信号质量。

d) 阻抗控制：有阻抗控制要求的网络应布置在阻抗控制层上，避免信号跨越分割区域。

布线串扰控制：

a) 3W原则解释：线与线之间的距离应保持至少是线宽的3倍。这是为了减少线间的串扰，确保线间距足够大。如果线的中心距不少于线宽的3倍，则可以使线间70%的电场互不干扰，这被称为3W规则。

b) 串扰（CrossTalk）解决方法：串扰是指在PCB上，由于较长的平行布线导致不同网络之间相互干扰，主要是由于平行线之间的分布电容和分布电感效应引起的。

i. 增加平行布线的间距，遵循3W规则，确保线间距足够大。

ii. 在平行线之间插入接地隔离线。

iii. 减小布线层与地平面之间的距离。

布线的一般规则要求

a) 平面与走线方向正交结构。相邻层的信号线应该走成正交结构，避免不同信号线在相邻层中走向相同方向，从而减少不必要的层间串扰。在某些板结构受限（如某些背板）难以避免此情况时，尤其是在信号速率较高时，应考虑使用地平面隔离不同的布线层，同时使用地线隔离各个信号线。

b) 小型分立器件的走线要对称。密集的（SMT）焊盘引线应从焊盘外部连接，不允许直接在焊盘中间连接。

c) 最小化环路规则。确保信号线及其回路形成的环的面积尽可能小。环的面积越小，辐射到外部的干扰就越少，从而减少对外界干扰的接收。

e) 保持同一网络的走线宽度一致。不同宽度的走线会导致线路特性阻抗不均匀，特别是在高速传输时可能引起反射。在某些情况下，如接插件引线或BGA封装的引线，尽量减少不一致部分的有效长度。

f) 防止信号线形成自环。在多层板设计中特别容易出现这种问题，自环会引起辐射干扰。

g) 避免设计锐角和直角。这些会产生不必要的辐射，同时也会影响PCB的生产工艺性能。