觀看"杜洋AD的講解視訊",杜洋着重強調了"子產品分開"布線的好處。
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元件布局原則
首先劃分區域。根據電路的功能單元,對電路的全部元器件進行整體考慮,将各個功能電路單元按照子產品劃分大體區域,使布局适合信号流通,并盡量保持方向一緻。
如上圖所示,大體的功能子產品比如電源部分,核心控制部分,信号輸入處理部分,信号輸出處理部分,接插件部分,人機互動部分等等。按照電路闆的實際功能需要進行子產品區域的劃分。一般的原則是電源部分集中布局在闆邊(靠邊長方形),核心控制部分在闆中間,信号輸入部分位于核心控制部分的左邊,而信号輸出部分位于核心控制部分右邊。接插件部分盡量布置在闆邊,人機互動部分要考慮到人機工程的要求進行合理布局。在保證電氣性能的前提下,各功能子產品的元件應放置在栅格上且互相平行或垂直排列,以求整齊、美觀。
然後以每個功能子產品電路的核心元件為中心,圍繞這個中心來進行布局。元器件應均勻、整體、緊湊的排列在PCB上,盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接配接以友善布線并減少電磁幹擾。在PCB中,特殊的元件比如電源器件、可調器件、發熱及熱敏感器件、高頻部分的關鍵元件、核心晶片、易受幹擾的元件、體積或重量大的器件、帶高壓器件,以及一些異性元件,這些特殊元件的位置需要仔細分析,布局要合乎電路功能的要求及生産的需求。不合适的布局可能産生電路相容問題、信号完整性問題,進而導緻PCB設計的失敗。特殊元器件的位置在布局時一般要遵守以下原則:
DC/DC 變換器、開關元件和整流器應盡可能靠近變壓器放置,整流二極管盡可能靠近調壓元件和濾波電容器。以減小其線路長度。
電磁幹擾(EMI)濾波器要盡可能靠近 EMI 源。盡可能縮短高頻元器件之間的連接配接,設法減少他們的分布參數及和互相間的電磁幹擾。易受幹擾的元器件不能互相離的太近,輸入和輸出應盡量遠離。
對于電位器、可調電感線圈、可變電容器、微動開關等可調元器件的布局應考慮整塊扳子的結構要求,一些經常用到的開關,在結構允許的情況下,應放置到手容易接觸到的地方。元器件的布局到均衡,疏密有度。
發熱元件應該布置在 PCB 的邊緣,以利散熱。如果 PCB 為垂直安裝,發熱元件應該布置在 PCB 的上方。熱敏元件應遠離發熱元件。
在電源布局時,盡量讓器件布局友善電源線布線走向。布局時需要考慮減小輸入電源回路的面積。滿足流通的情況下,避免輸入電源線滿闆跑,回路圈起來的面積過大。電源線與地線的位置良好配合,可降低電磁幹擾的影響。如果電源線和地線配合不當,會出現很多環路,并可能産生噪聲。
高、低頻電路由于頻率不同,其幹擾以及抑制幹擾的方法也不相同。是以在元件布局時,應将數字電路、模拟電路以及電源電路按子產品分開布局。将高頻電路與低頻電路有效隔離,或者分成小的子電路子產品闆,之間用接插件連接配接。
此外,布局中還應特别注意強、弱信号的器件分布及信号傳輸方向路徑等問題。為将幹擾減輕到最小程度,模拟電路部分和數字電路部分分隔開之後,保持高、中、低速邏輯電路在 PCB 上也要用不同區域,PCB 闆按頻率和電流開關特性分區。噪聲元件與非噪聲元件要距離遠一些。熱敏元件與發熱元件距離遠一些。低電平信号通道遠離高電平信号通道和無濾波的電源線。将低電平的模拟電路和數字電路分開,避免模拟電路、數字電路和電源公共回線産生公共阻抗耦合。