抗干扰角度分析六层板的布线技巧

抗干扰角度分析六层板的布线技巧

刘雅芳  张俊辉

(天津光电通信技术有限公司技术中心  天津  300211 )

摘要  基于降低电路的电磁辐射，提高其抗干扰能力的目的， 根据 PCB 的布线中与此相关的 因素，分析具体原则下的六层板走线技巧。

关键词:  电磁干扰  PCB    走线

1    引言

六层板人工布线，工作量较大，在繁琐的布线 过程中，如何使布线在准确、简洁、美观之外，兼 顾良好的抗干扰能力。对这个问题，本文作者整理 归纳了在实际布线过程中遇到的相关内容，着重对 布线技巧进行了分析说明。

2    抗电磁干扰布局布线的具体原则

(1)走线的过孔尽量少，过孔越少，产生的板 间电磁干扰越少。在过孔数不变的情况下，稀疏的 排布可减小板老化破损的可能。

(2)走线的设计应尽量减少形成信号环路，相 邻两层间走线，大致为一横一纵垂直分布。可降低 电磁干扰，也便于走线。

(3) 根据电路工作特性进行分区设计，避免各 部分工作电路相互干扰。

(4) 器件的布局应注意初次级电路的隔离。

3    具体原则下的布线技巧

一般地，六层板设置第一层为元件面，第二层 为地层，第三、四层为走线层，第五层为电源层， 第六层为焊接面。地层和电源层很好地屏蔽了第三、 四层的大量走线产生的电磁辐射；地层比电源层更 多地吸收电磁辐射，因而地层置于上方使 PCB 向外 辐射更少。但根据具体情况， 常做一些调整，比如， 将第三层设置成第二个地层，或是将第六层设置为 第二个地层等等。

3.1    层内平行，层间垂直

布线时, 若任意两端间的连接在不同的层里更 换若为 N 次,那么除去这两端将有 N- 1 个过孔，设有 这样的连接端 A、B，忽略两点是否在同一面上(包 括元件面和焊接面)。如图 1：

图 1

图 2

如图 2 深浅两色走线分别为六层板两个相邻层 上的走线，任意两点 An 、Bn，过孔 On  (n=1 、2、 3   …)，都 可通过分别在这两层上的两根连线 AnOn 、BnOn 连接， 而须要遵守的规则就是深色线 走横向， 浅色线走纵向。

之所以在同一层要保证线走向一致，除了减小 错杂弯曲的电流间会造成的强辐射、强干扰，主要 也是考虑到遵循这一规则，可以使所有须连接的点没有障碍地连接。因为横线相互平行，不会阻拦， 并且在如上图的情况下，即使增加点间的新连线， 或是新点间的连线都是相对简单的事。如图 3，连 接 B3 和新端点 B6 ，增加走线：

图 3

3.2    减少过孔

要减少过孔，并防止其过度密集，则：

首先：如前文中谈到的，坚持层间横纵垂直走 线的原则,取 N=2 的做法， 减少过孔数。

其次： 连接两点的过程中， 尽量少得换层走线， 减少过孔数。

最后，在无法避免建立过孔，而过孔又集中的 区域， 下面列出过孔在 PCB 上团状分布， 在较小区 域密集的 a 、b 、c 、d 四种情况。在特定状况中， 减 少孔数， 或协调过孔位置排列如下：

3.2.1    大芯片的引脚周围

一般地，PCB 表面即 1、6 层上不走线，因为对于表面的走线通电后造成电磁辐射，缺少有效遮蔽。同时，这两层也应分别用大面积地来处理，以降低电磁辐射，提高电磁兼容性。因而，1、6 层上的走线仅限于“表面贴装器件的引脚——换层走线的过孔”之间，如图 4 中的 2。将过孔置于芯片丝印内，如图 4 中的 1，则走线和过孔都被器件遮盖，对减小电磁辐射起到了一

定作用。

图 4

图 4 中的 2 、3 八个过孔分别横向和纵向排布，这种简洁的 PCB  布线方式减少了造成信号环 路的可能，于是起到了降低大电流走线对其他部分电路的干扰的作用。

3.2.2    层间换线的拐弯处

如图 5，放大处是相邻两层走线建立过孔的区 域 ，如何将这些过孔祥走线一样理顺，并规则排列， 可以根据具体情况，灵活处理，图中仅给出一种简单的参考。

图 5

3.2.3    贴片电阻、电容集中区域

(1) PCB 面积压缩造成的贴片器件分布紧密    如图 6 将相连的器件紧靠放置， 这样连线 1、2、3 便缩短，两端就不需要过孔存在而连接。

图 6

(2) 用于电磁兼容的电阻电容在工作频不是很高的情况下，用于电磁兼容的电阻电容紧靠相关器件排布，这些电阻电容一端常
与地（或电源）相连。如图 7 可以先将它们相互连接，然后通过一个孔 O1 接地（或电源）。否则，每一个都打孔接地（或电源）的话，就增加了过孔O2~O5。

图 7

(3) 根据电路特性 PCB 布局将硬件分区，结构复杂的逻辑电路，其电阻、电容相对集中。

注：贴片器件放在焊接面时注意其间间隔，否则布线困难并造成工艺实现困难。

3.2.4     电源变换电路部分

与电源层、地层连接较多，因而过孔较多，可 一定程度上借鉴 C-II 的方法。

3.3    电源层，地层的走线

电源层、地层具有类似特性，以电源层为例，常见有+24V、+5V、+3.3V、-12V，基本按其包括的孔数由少到多，一一布大面积。对于实在无法相连的点，可以在其它层通过走线连接，有时甚至还要改变过孔的位置。

对于+24V 这样的高电压电源区域，应根据电流情况决定走线的宽度，其余如+5V、+3.3V、-12V可略微减小，但对于这些需要良好接触的大面积，理想状态是连接径口越宽越好。同时要注意检查区域中是否有的过孔或插装孔，堵塞了电源的连通，并加以修改。

3.4    布线的顺序

3.4.1    先局部， 按电路特性功能， 在某一逻辑结构内布线

(1)  短距离的；

(2)  对应的几组线有规律排列的， 比如数据线，一般的数据线不会太长在布局的时候就会有所考虑；

(3)  单个， 无规律，远距离的。

3.4.2    再在各个局部之间布线

一般地， 这些走线都较长，较曲折。

3.4.3    最后是与电源层和地层线连的线(在布局过 程中也应有所考虑)

某一层上基本平行的走线，假设为横向的话， 则大致以纵向的顺序选择走线初始端布线，反之亦 然。过程中，相对平行的走线越紧密，就可以为布 线节省更多的空间。

3.5    初次级间的隔离

初次级间的隔离在布局时基本可以达到，走线 同时要注意，使初次间形成一条“人为沟壑”，要保 证电器间隙的爬电距离。

3.6    须加粗的一些线

包括数据线、高频信号线；电源线 地线； 小信 号经过的线； 大电流电路部分。短粗的走线，受到 的电磁干扰相对少，在空间允许的情况下，任何线 均可加粗。

4    结 论

六层板布线对 PCB  的电磁兼容性的影响具体 体现在了过孔、布线的存在形态上。过孔少、稀疏； 走线短粗、不形成环路；局部电路的分区、隔离； 等等这些基本原则，通过具体的每一根走线体现出 来。在合理的电路原理设计，电路器件布局之外， PCB 布线的精简同样造就着整体电路良好的电磁兼 容性。

参考文献

[1]     白同云. 电磁兼容设计[M].  北京： 北京邮电大学出 版社， 2001.

作者简介

刘雅芳  女， 1983 年生，工程师，现研究方向电路设计。