原创 双层电路板布线技艺

双层电路板布线技艺

　　电池供电产品的竞争市场中，考虑目标成本相对的重要。多层板解决方案更是工程师在设计时必需的重要考虑。本文将探讨双层电路板的布线方式，使用自动布线与手工布线来做模拟与混合信号电路布线的差别，如何安排接地回路等。以电池供电产品之高度竞争市场中，当考虑目标成本时总是要求设计者在设计中使用双层电路板。虽然多层板（四层、六层以及八层）的解决方式无论在尺寸、噪声，以及性能上都可以做得更好，但成本压力迫使工程师必须尽量使用双层电路板。在本文中将讨论使用或不用自动布线、有或没有接地面的电流返回路径的概念，以及关于双层电路板零件的布置方式。使用自动布线器来设计印刷电路板（PCB）是吸引人的。大多数的情形下，自动布线对纯数字的电路（尤其是低频率信号且低密度的电路）的动作不至于会有问题。但当尝试使用布线软件提供的自动布线工具做模拟、混合讯号或高速电路的布线时，可能会出现一些问题，而且有可能造成极严重的电路性能问题。

　　对混合讯号电路的布线而言，各种装置都是经过周详的考虑后才以人工方式将零件放置到板子上并将数字与模拟装置隔开。
 
　　关于布线有许多要考虑的事项，但较为困扰的问题是接地方式。假使接地路径是由上层开始，每个装置的接地皆经由在该层上的拉线连接到地线。对下层的每个装置而言，是由电路板右边的贯孔连接到上层而形成接地回路。使用者在检查布线方式时会看到的立即红色旗标表示存在多个接地回路。此外，下层的接地回路被一条水平信号线隔断。这个接地结构的可取之处只在于模拟装置（MCP3202；12-bit AD转换器与 MCP4125；2.5V参考电压） 是集中在电路板的右边。该布置可以确保数字接地讯号不会从这些模拟芯片下经过。

使用人工布线，要遵守下列的设计指南以确保良好的效果：

1.将接地设计成一个接地面作为电流返回路径。

2.将模拟接地面与数字接地面隔开。

3.如果无法避免信号走线与接地放在同一层，将信号线与接地线设计成相互垂直以降低信号线对接地电流回路产生的干扰。

　　高速电路的接地返回信号在接地面上的变化有类似以上所述的效果，决定这个干扰效果的公式是：对接地面或地线等效电感而言V＝Lδi/δt，而对接地面或地线等效电阻而言V＝RI。当数字电路或高速电路的接地面或地线穿越过模拟装置的拉线时，会造成模拟装置输入端与接地间信号的改变。不论使用何种技术，必须设计使得接地返回路径的等效电阻与电感为最小。如果使用接地面，切断接地面可能增进或降低电路的性能，需小心使用。
 
完全将模拟与数字接地面隔开之方式。

　　有时连续接地面的效果较被隔开的接地面差。精确的模拟与连接器较接近，但它与数字电路以及来自电源供应电路的切换电流隔绝。此为一种能有效使接地返回路径分隔的方式。

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