作为 PCB 设计新手,是不是总被走线问题搞得焦头烂额?明明原理图没问题,一到走线环节就出现信号干扰、EMC 超标、短路断路等各种故障?其实 PCB 走线设计不是 “玄学”,而是有明确的技巧和规范可循。分享 5 个新手必学的走线技巧,帮你少走弯路。
首先,明确走线优先级是关键。PCB 上的信号分为高速信号、敏感信号、普通信号和电源信号,不同信号的走线优先级天差地别。高速信号(如 USB3.0、DDR4)和敏感信号(如模拟信号)要优先走线,这类信号对延迟、串扰、阻抗匹配要求极高,必须预留足够的布线空间;普通 IO 信号可以后续调整;电源信号则要结合载流量,优先保证线宽和铜皮面积。捷配 PCB 设计规范明确指出,高速差分信号需优先布在表层,且要避免跨分割区域,这是减少信号反射的核心原则。
其次,差分走线要做到 “等长等距”。差分信号(如 HDMI、以太网)依靠两根线的电压差传输,抗干扰能力强,但走线时必须满足等长、等距、平行三大要求。等长是为了保证信号同时到达接收端,长度误差一般控制在 5mil 以内;等距和平行则是为了维持稳定的差分阻抗,避免阻抗突变导致信号失真。很多新手会忽略差分走线的弧度处理,直接用直角或锐角转弯,这样会造成阻抗不连续,捷配 PCB 智造的工程师建议,差分走线转弯采用 135° 钝角或圆弧过渡,且两根线的转弯弧度要保持一致。
第三,电源线和地线的走线要 “宽且近”。电源是 PCB 的 “血液”,电源线的线宽直接影响载流量,根据捷配 PCB 电流 - 线宽对照表,1oz 铜厚的 PCB,1mm 线宽的载流量约为 1A,因此大电流电源(如 5V、12V)要适当加宽线宽,甚至采用铺铜处理。地线则要遵循 “单点接地” 或 “星形接地” 原则,模拟地和数字地要分开布线,最后通过一个 0Ω 电阻或磁珠单点连接,避免数字信号干扰模拟信号。同时,电源线和地线要尽量靠近,形成 “回流路径”,减少电磁辐射。
第四,避免走线出现直角和锐角。很多新手为了节省空间,走线时喜欢用直角转弯,殊不知直角转弯会导致阻抗突变,产生信号反射,同时直角的尖端会产生电磁辐射,增加 EMC 风险。捷配 PCB 设计标准要求,所有走线转弯优先采用 135° 钝角或圆弧过渡,圆弧半径建议不小于走线宽度的 3 倍,这样既能保证阻抗连续,又能降低辐射干扰。对于高频信号走线,这一点尤为重要。
最后,合理规划走线层和过孔。多层 PCB 的走线层要分工明确,表层优先走高速信号和差分信号,内层走电源和地线,这样可以利用内层铜皮的屏蔽作用,减少信号干扰。过孔是连接不同走线层的关键,但过孔会引入寄生电容和电感,影响高频信号传输,因此高速信号走线要尽量减少过孔数量,必须使用过孔时,要选择盲埋孔而非通孔,并在过孔周围做接地处理,降低寄生效应。捷配 PCB 智造平台支持盲埋孔工艺定制,能有效提升高频 PCB 的信号完整性。
其实 PCB 走线设计的核心是 “信号完整性” 和 “电磁兼容性”,只要掌握以上 5 个技巧,遵循厂商的设计规范,新手也能设计出稳定可靠的 PCB。