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PCB 布线对于确保电子设计的功能性、信号完整性、可制造性和可靠性至关重要。导线不仅仅是组件互连或电源分配路径，通过有效的布线，工程师可以最大限度地减少信号衰减、串扰和电磁干扰（EMI）。精确的阻抗控制对于保持信号完整性至关重要，因为高阻抗导线对噪声更敏感。

谨慎的组件布局和布线有助于故障诊断和测试程序，加快调试速度，并减少上市时间和开发成本。此外，策略性的布线决策可以促进设计未来的修改和变更。通过留出扩展空间，使用模块化布线技术并遵守设计标准，PCB 布局对未来的修改或升级更加灵活。

PCB 设计中的导线和传输线

走线是导电通路，用于信号传输、电源分配或接地连接等不同目的。传输线是一种特定类型的走线，它遵循某些设计指南和特性，以确保在高频情况下正确传输信号。这些指南可能包括控制诸如阻抗、长度和布线拓扑等参数，以满足传输信号的要求。

例如，在高速串行通信标准如 USB 或 PCIe 中，信号传输线通常需要精确控制阻抗和长度匹配，以确保信号同时到达目的地，最小化偏移并确保可靠的数据传输。

PCB 布线的一般注意事项

设计师通常应尽量缩短走线长度，以保持信号完整性，通过减少干扰、串扰和信号衰减。由于电压会随距离下降，较长的走线更容易导致这些问题。与窄走线类似，长走线也表现出更高的电阻，从而导致信号衰减增加，可能使接收端的信号变弱。此外，长走线可能充当天线，特别是在易受干扰的设计中，这些设计使用对拾取噪声敏感的组件，如射频应用。

类似于宽度和长度，设计师必须以在走线之间留出足够空间的方式布线。间距过窄会导致相邻走线之间产生显著的串扰，最终导致信号衰减。作为一般性经验法则，介电厚度三倍通常是布线间距的合适下限。出于类似的原因，走线不应在较大距离内平行运行而没有足够的间隔。相反，设计师应发散平行运行的走线，以使它们分开，并尽可能缩短平行段。

走线宽度对于确保信号完整性和控制阻抗至关重要。设计人员应保持走线宽度一致，以避免改变每单位长度的走线电阻，从而导致走线变窄时由于电阻增加而电压降增大。此外，走线宽度的变化会影响传输线的分布电容。每单位长度的电容与走线宽度成反比，因此较细的走线具有更高的电容。传输线上的电容变化会影响特性阻抗并引入信号失真。

路由顺序和差分对路由技术

虽然没有一种适用于所有情况的布线方法，但通常先布置最关键信号的走线，然后依次处理电源线和平面，是大多数设计师可以遵循的正确方法。这样做使他们能够将相似的信号以及源自或终止于同一子电路的信号进行分组。应避免在敏感元件（如振荡器和射频模块）下方布线，以降低信号干扰和噪声耦合的风险。同样，信号传输的走线应始终运行在合适的参考平面上。

差分对应该始终一起布线，以确保它们的长度相同。设计人员必须选择合适的布线技术，承认每种方法的潜在优点、缺点和目标应用。平行布线在走线之间保持等距，确保两条走线经历相似的环境条件和平衡的阻抗。边缘耦合布线通过利用参考平面的相邻边缘来最小化串扰。微带布线将走线放置在 PCB 表面上，下方有一个接地平面，而带状布线则在两个接地平面之间放置走线，以获得更好的信号完整性和 EMI 屏蔽。

最终，走线应尽可能短，同时确保它们之间有足够的间距以保持信号完整性并减轻串扰等问题。现代布线工具和 PCB 设计软件通常允许自动计算和模拟各种物理特性，以匹配设计的阻抗要求。

过孔及其在 PCB 布线中的作用

过孔在阻抗控制中起着至关重要的作用，通过在不同特性阻抗的层之间转换信号，确保信号完整性。合理放置的过孔有助于最小化信号路径长度，减少反射，并优化信号传输质量。过孔成对出现（信号和地过孔），应放置在需要它们的地方附近，以最小化信号路径长度并减少 EMI。

不同类型的过孔提供不同的电气特性、布线灵活度和制造复杂性。通孔过孔贯穿整个 PCB，在所有层之间提供电气连接。盲孔连接外层到一个或多个内层，而不会跨越整个板的厚度，提供更多的布线灵活性并减少信号路径长度。埋孔连接内层而不穿透外层，允许更密集的 PCB 布局。交错孔，也称为偏移孔，是通过在不同层上钻重叠的孔形成的，减少信号反射并提高阻抗控制。微孔是用于高密度互连（HDI）PCB 设计的小直径过孔，实现更精细的间距布线和更高的布线密度。它们通常由激光钻削，并在紧凑型电子设备中提供改进的信号完整性和可制造性。

钻孔的物理特性，包括孔径大小、焊盘大小和反焊盘大小，会影响信号完整性。孔径指的是在钻孔中形成的导电圆柱体。焊盘是围绕孔的暴露铜表面，而反焊盘是在过孔孔周围的无铜间隙区域，可以防止意外的电气连接或短路。较大的孔径和焊盘大小可以减少阻抗和信号损耗，而较小的反焊盘大小有助于最小化信号失真和电磁干扰。

此外，过孔在为信号提供返回电流路径方面起着至关重要的作用，完成电流的回路。设计合理且精心放置的过孔有助于确保返回电流具有低阻抗路径到其源，从而最小化电磁干扰并保持信号完整性。通过在信号迹线和地平面附近策略性地放置过孔，设计人员可以优化返回路径并减少潜在的噪声和信号失真问题。

以可制造性为前提的布线

布线 PCB 走线任务还包括确保遵循可制造性指南。设计人员应保持最小的走线宽度和间距，以防止制造问题，如酸陷。应避免锐角弯曲，因为它们可能导致信号完整性问题和制造挑战。此外，设计人员应注意净空要求，以防止短路并确保适当的阻焊层覆盖。

最后，更复杂的设计通常制造成本更高，并且通常有更长的交付时间。因此，设计人员必须平衡他们项目的成本和上市时间限制以及设计的电气、技术和物理要求。

与应用相关的 PCB 布线要求、标准和限制

PCB 分为 2 类或 3 类，这会显著影响 PCB 布线指南和标准。3 类 PCB 通常用于航空航天和国防（A&D）应用，其设计规则比主要用于商业应用的 2 类 PCB 更为严格。

例如，A&D 应用需要遵循 MIL-PRF-31032 和 MIL-STD-275 等标准，这些标准规定了军用和航空航天系统中使用的 PCB 的性能要求和设计标准。这些标准涵盖了 PCB 设计的各个方面，包括材料选择、走线布线、过孔放置和标准化的测试程序。

遵循这些标准可以确保可靠性、性能以及与通常严格的 A&D 应用要求的兼容性。设计人员必须考虑 PCB 的分类和相关标准，以有效地实施满足预期应用特定可靠性和性能要求的布线策略。

摘要

传输线是一种特殊的走线，需要仔细设计以保持阻抗并最小化信号衰减，特别是在 USB 或 PCIe 等高频应用中。精确的阻抗控制至关重要，因为阻抗失配会导致信号失真和损耗。通常，走线应尽可能短，其宽度应足够且在整个长度上保持一致，以防止单位长度物理特性的波动。

过孔在信号层间转换、控制阻抗和提供返回路径方面起着至关重要的作用，设计良好的过孔可以缩短信号路径长度、减少反射并优化信号传输。不同类型的过孔提供不同的灵活性和电气特性。除了类型之外，每个过孔的物理特性还会进一步影响信号完整性。较大的桶状和焊盘尺寸通常可以降低阻抗和信号损耗，而较小的反焊盘尺寸有助于最小化信号失真和 EMI。

布线应从最重要的信号开始，逐步向电源线进行。差分对应该始终一起布线，以确保它们具有相同的长度。设计人员必须选择合适的布线技术，承认每种方法的潜在优点、缺点和目标应用。

关键词： PCB 电路设计