本文將探討雙層板的布線方式，使用自動(dòng)布線與手工布線來(lái)做模擬與混合信號(hào)電路布線的差別，如何安排接地回路等。以電池供電產(chǎn)品之高度競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)中，當(dāng)考慮目標(biāo)成本時(shí)總是要求設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)中使用雙層電路板。

 
電池供電產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)中，考慮目標(biāo)成本相對(duì)的重要。多層板解決方案更是工程師在設(shè)計(jì)時(shí)必需的重要考慮。本文將探討雙層板的布線方式，使用自動(dòng)布線與手工布線來(lái)做模擬與混合信號(hào)電路布線的差別，如何安排接地回路等。

 

以電池供電產(chǎn)品之高度競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)中，當(dāng)考慮目標(biāo)成本時(shí)總是要求設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)中使用雙層電路板。雖然多層板（四層、六層以及八層）的解決方式無(wú)論在尺寸、噪聲，以及性能上都可以做得更好，但成本壓力迫使工程師必須盡量使用雙層板。在本文中將討論使用或不用自動(dòng)布線、有或沒(méi)有接地面的電流返回路徑的概念，以及關(guān)于雙層板零件的布置方式。

 

使用自動(dòng)布線器來(lái)設(shè)計(jì)印刷電路板（PCB）是吸引人的。大多數(shù)的情形下，自動(dòng)布線對(duì)純數(shù)字的電路（尤其是低頻率信號(hào)且低密度的電路）的動(dòng)作不至于會(huì)有問(wèn)題。但當(dāng)嘗試使用布線軟件提供的自動(dòng)布線工具做模擬、混合訊號(hào)或高速電路的布線時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，而且有可能造成極嚴(yán)重的電路性能問(wèn)題。

 

例如，(圖一)所示為雙層板自動(dòng)走線的上層，(圖二)為電路板的下層。對(duì)混合訊號(hào)電路的布線而言，各種裝置都是經(jīng)過(guò)周詳?shù)目紤]后才以人工方式將零件放置到板子上并將數(shù)字與模擬裝置隔開(kāi)。

 
 
圖一　電路圖的自動(dòng)走線布在線層

 
圖二　電路圖的自動(dòng)走線布在線層

　關(guān)于布線有許多要考慮的事項(xiàng)，但較為困擾的問(wèn)題是接地方式。假使接地路徑是由上層開(kāi)始，每個(gè)裝置的接地皆經(jīng)由在該層上的拉線連接到地線。對(duì)下層的每個(gè)裝置而言，是由電路板右邊的貫孔連接到上層而形成接地回路。使用者在檢查布線方式時(shí)會(huì)看到的立即紅色旗標(biāo)表示存在多個(gè)接地回路。此外，下層的接地回路被一條水平信號(hào)線隔斷。個(gè)接地結(jié)構(gòu)的可取之處只在于模擬裝置（MCP3202；12-bit AD轉(zhuǎn)換器與 MCP4125；2.5V考電壓） 是集中在電路板的右邊。該布置可以確保數(shù)字接地訊號(hào)不會(huì)從這些模擬芯片下經(jīng)過(guò)。

電路的人工布線請(qǐng)見(jiàn)(圖三)與(圖四)。使用人工布線，要遵守下列的設(shè)計(jì)指南以確保良好的效果：

●將接地設(shè)計(jì)成一個(gè)接地面作為電流返回路徑。

●將模擬接地面與數(shù)字接地面隔開(kāi)。

●如果無(wú)法避免信號(hào)走線與接地放在同一層，將信號(hào)線與接地線設(shè)計(jì)成相互垂直以降低信號(hào)線對(duì)接地電流回路產(chǎn)生的干擾。

●將模擬電路放在電路板的旁邊，數(shù)字電路系統(tǒng)放在最靠近電源處?？山档蛿?shù)字切換δi/δt對(duì)模擬電路造成的影響。

但須注意的是，這兩片雙層板在電路板的下層都有一個(gè)接地面。如此設(shè)計(jì)是為了讓工程師在做故障排除時(shí)可以迅速地看到布線，此種方式常出現(xiàn)在裝置制造商的示范與評(píng)估板上。但更典型的做法是在電路板的上層鋪上接地面，以降低電磁干擾（EMI）。

　

 
 
圖三　電路圖的人工走線布在線層　
 

圖四　電路圖的人工走線布線下層

接地面的電流返回路徑的有無(wú)

處理電流返回路徑時(shí)，應(yīng)該要考慮的基本問(wèn)題是：

(1)假使只使用拉線當(dāng)?shù)鼐€，盡可能加寬拉線﹔而如果考慮只用拉線作為電路板的接地線，拉線應(yīng)該要盡可能的寬。拇指大是很好的標(biāo)準(zhǔn)，但也必須知道接地線的最小寬度是指拉線從該點(diǎn)到末端的有效銅箔寬度，在此「末端」的定義是指離電源連接最遠(yuǎn)的一點(diǎn)。

(2)避免形成封閉的接地回路。

(3)如果沒(méi)有接地面，可使用星形連接方式。

星形連接的范例如(圖五)所示。

 
圖五　如果無(wú)法設(shè)計(jì)成接地面，電流返回路徑可用「星形」布線方式來(lái)處理