PCB布局和走线的调整

liang878238

在pcb的设计过程中，元器件的布局和走线的调整是非常重要的一个步骤。恰当的布局可以简化布线的难度，更重要的是可以提高PCB的电气性能，减少EMC，EMI。
下面是同一个原理图对应的两种不同的布局和走线所得到的PCB（删除了覆铜）。这是一块儿核心的处理器板，要通过两个40pin的接插件与接口扩展板连起来。输出到扩展板的信号中有USB2.0，SATAII，100M网卡等高速数字信号；RGB，SPDIF，音频输入输出等模拟信号；输入输出GPIO信号。
左边的图是最初的布局，接插件管脚的定义根据走线做了优化，走线从整体上看起来比较顺畅，高速信号线采用差分等长的走线方式，模拟信号保证了线宽并与其他信号保持足够大的间距，走线的长度也得到了保证。整体上用的过孔比较少。
由于委托方在最后改变了之前的协议，要求按照他们定义的接口定义以及摆放位置，不得已将布局改成了右边的图。实际上由于整个PCB的面积只有9cm x 6cm。很难再根据客户的要求更改板子的整体布局，所以最终就没有改变板子的核心部分，只是对外围器件做了适当的修改，主要就是完成了两个接插件位置及管脚定义的修改。
但新的布局明显造成了走线上的一些麻烦，原本走的很顺畅的线变得有些杂乱，走线长度增加，还不得不使用了很多过孔，走线难度提高了很多。



从这个例子可以明显看到，布局的差异对于pcb设计的影响。那么根据本人经验，在做PCB布局及走线上应该从下面的几个部分入手：
1. PCB的外形尺寸，接插件，固定孔的位置

如果在设计之初就已经确定了PCB的外形尺寸，接插件和固定孔的位置，那么这将是最省心的（但也可能会给后面的布局和走线造成大麻烦）。首先要做的就是做出PCB的外形，然后按照位置要求摆放好各接插件和固定孔并固定之（复杂及精度要求较高的可以用autocad等专用画图工具画出PCB的外形以及接插件的位置，导入到PCB中）。
如果没有明确要求PCB的外形尺寸，接插件和固定孔的位置，那么则可以先放过这一步。

2. 功能模块的布局
    一般情况下，电路都会根据功能分成不同的模块，所以PCB也应该按照电路功能模块来做布局。
   如果已经确定了接插件的位置，那么就要根据接插件的位置确定跟接插件相关的电路模块的位置及布局。现在的电路系统，集成度越来越高，特别对于目前以多数以SOC（，单片机，DSP）为核心的系统，外围电路基本上就是模块化，并跟接插件有密切联系。比如HDMI的接口就会对应一个HDMI相关的处理芯片以及芯片外围的电路，那么在布局的时候，它们就应该放在一起。然后整体上考虑核心的电路部分（往往是SOC芯片以及其配套的电源，晶振，复位电路，退藕电容等等）在整个电路板上的位置，最后考虑那些没有特殊要求的接插件，一些辅助电路的位置。
  如果PCB的外形尺寸和接插件位置都没有确定，那么就先确定核心电路部分的位置，然后围绕着核心电路部分，根据信号连接关系，确定外围电路和接插件的摆放。这种是最不受约束的，但可能也是要考虑最多的。
3. 功能模块内的布局调整
     当功能模块的整体布局做好以后，就要根据原理图对功能模块内的元器件的布局做出调整。其关键就是要顺应原理图信号的走向。信号怎么走，元件就怎么摆放，顺其自然。
4. 布线时同样功能管脚线序的调整
     这种情况在fpga，SOC的GPIO，以及排阻做阻抗匹配的时候比较常见。在这种情况下，如果走线有交叉，可以在不影响功能的情况下，调整原理图，解决走线交叉的情况，降低布线的难度，减少过孔的使用

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