關(guān)鍵要點(diǎn)： 

· 了解跨印刷電路板布局和設(shè)計(jì)的接地和電壓布線 

· 在PCB設(shè)計(jì)中實(shí)施電源和接地層的最佳做法

       將電源線插入墻上插座或打開電燈開關(guān)非常容易，您可能會(huì)認(rèn)為將印刷電路板上的元器件連接到電源或接地也很容易。說實(shí)話，PCB設(shè)計(jì)曾經(jīng)是這種情況。在信號(hào)和電源完整性不是很重要的板上，您可以將過孔放到電源或接地層中，而不必理會(huì)。

       然而，根據(jù)當(dāng)今電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，管理電源分配網(wǎng)絡(luò)有很多事情，而不僅僅是在設(shè)計(jì)中添加一些過孔。您需要考慮PDN對(duì)電路板其余部分的影響，同時(shí)仍要確保設(shè)備可以使用適當(dāng)?shù)碾娫春徒拥鼐W(wǎng)。這需要在您的電路板的接地和電壓布線方面有一些技巧，我們?cè)谶@里提供一些有用的想法。

印刷電路板上的接地和電壓布線

       盡管當(dāng)今密集的多層板廣泛用于先進(jìn)的電子設(shè)備，但是仍然需要便宜的兩層板。對(duì)于不需要很多電路的設(shè)備（例如玩具或其他簡單的消費(fèi)類產(chǎn)品），仍然首選兩層板以減少制造時(shí)間和成本。但是，與此同時(shí)，這些電子設(shè)備的性能仍在不斷提高，這需要在電路板的供電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中進(jìn)行更多的努力。

       僅需使用兩層即可使用，而沒有可用于電源和接地層的內(nèi)部層，因此您將必須路由電源。建議在大多數(shù)應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員使用可能的最小走線寬度，并且仍然可以以低廉的價(jià)格制造。通常這最終是信號(hào)的6百萬跡線，功率的20百萬跡線。請(qǐng)記住，功率的走線寬度與電流成正比-如果電流增加，走線寬度就會(huì)增加，反之亦然。  

布線時(shí)，應(yīng)將信號(hào)和電源布線放在頂層，并在底層保留返回路徑。最簡單的方法是將底層專用為堅(jiān)固的接地平面。您可能最終不得不使用某些底層進(jìn)行信號(hào)路由，但是如果要確保為信號(hào)返回維護(hù)清晰的路徑。

路由電壓以及信號(hào)走線需要仔細(xì)計(jì)劃

使用底層接地還可以幫助您解決噪聲和其他信號(hào)完整性問題，但同時(shí)也會(huì)占用大量空間。因此，重要的是仔細(xì)規(guī)劃頂層的電源布線，以確保電源在整個(gè)板上的分布均勻。 

您還需要規(guī)劃信號(hào)路由，以使敏感走線不會(huì)離電源走線太近。請(qǐng)記住，僅因?yàn)閮蓪影宓闹圃斐杀据^低，并不能使其更容易設(shè)計(jì)。實(shí)際上，您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)具有布線的電源走線的兩層板比您預(yù)期的要困難得多。

· 信號(hào)或關(guān)鍵區(qū)域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理策略

· 通過使用

· 管理堆棧注意事項(xiàng)

· 如果要處理特別密集或極具挑戰(zhàn)性的電路板布局，則可能需要刷新或重新考慮。 

從元器件到電源和地面的連接

無論您的電源和地面是通過走線布線，通過星型連接進(jìn)行電源信號(hào)布線還是通過實(shí)體平面進(jìn)行布線，您仍然都需要將元器件連接到該布線。盡管信號(hào)返回路徑的接地連接不需要比常規(guī)信號(hào)走線更多的金屬，但是傳導(dǎo)大電流的連接需要更多的金屬。另一面是金屬充當(dāng)散熱器，因此可能在制造過程中引起焊接問題。為了解決這個(gè)問題，在將元器件引腳連接到電源和接地時(shí)使用散熱片非常重要。

散熱是指從與銷釘?shù)倪B接處除去一部分金屬以降低其導(dǎo)熱能力的地方。如果沒有散熱，則焊接引腳所需的熱量將很容易被金屬平面吸收，而不是停留在需要的引腳上。諸如Cadence Allegro之類的PCB設(shè)計(jì)工具為設(shè)計(jì)人員提供了他們所需的能力，以操縱散熱裝置的尺寸和形狀，如下圖所示：

在PCB設(shè)計(jì)中，您將看到表面貼裝和通孔元器件引腳上的散熱片變化：

SMT引腳： 

如果將SMT引腳連接到具有大面積金屬的電源或接地，可能會(huì)導(dǎo)致SMT引腳與連接較少金屬的引腳之間發(fā)生熱不平衡。在較小的兩腳離散零件中，這種不平衡可能導(dǎo)致一種狀況，稱為“ 墓碑撞擊”。這是一個(gè)引腳上的焊料回流速度比另一引腳快的地方，并且將零件向上拉并遠(yuǎn)離另一引腳。

將分立的SMT引腳連接到接地或電壓布線時(shí)，最好使用足夠?qū)挼淖呔€寬度以滿足電流需求，以提供散熱。這將有助于使器件的兩個(gè)引腳保持熱平衡。 

小離散零件的另一個(gè)問題是將一個(gè)引腳放置在大面積的金屬上。盡管這提供了最佳的電氣性能，但它也表現(xiàn)為巨大的散熱器，與另一個(gè)引腳產(chǎn)生了大量的熱失衡。滿足電氣設(shè)計(jì)和PCB制造需求的最佳實(shí)踐是將SMT引腳連接到多條走線或“連接”。這為SMT引腳提供了焊接所需的散熱。

通孔銷： 

通孔引腳與電源和接地走線的連接通常與其他任何走線一樣，都需要直接從走線連接到引腳的焊盤。如果走線比焊盤寬，或者有金屬填充區(qū)域（例如電源或接地層），則需要使用散熱墊，如下圖所示。 

這些散熱裝置可提供足夠數(shù)量的金屬來傳導(dǎo)電流，但會(huì)減少金屬平面從引腳拉出的熱量。借助Cadence Allegro這樣的PCB設(shè)計(jì)工具，您可以控制散熱墊中的扎帶和間距的寬度，以便為焊盤提供足夠的金屬以滿足其需求。

接地平面中通孔引腳的散熱口

電源和地平面的優(yōu)缺點(diǎn)

如果要設(shè)計(jì)多層電路板，則可能需要為專用電源和接地層配置板層堆疊。使用飛機(jī)的最大優(yōu)勢(shì)在于，它提供了一種將元器件連接到電源和地面的簡便方法，而無需像在兩層板上那樣通過寬走線布線。在設(shè)計(jì)中使用接地層還可以為您帶來許多其他好處，包括：

· 返回路徑：信號(hào)將從其來源傳播到目的地，然后需要返回其來源。如果沒有清晰的返回路徑，它們?cè)谥車腔矔r(shí)會(huì)產(chǎn)生很多噪聲，這可能會(huì)影響其他電路。接地平面將提供該簡單的返回路徑。

· 屏蔽：接地層將幫助屏蔽敏感電路，使其免受外部電磁干擾（EMI）的影響，并使內(nèi)部產(chǎn)生的EMI不會(huì)影響其他設(shè)備。此外，在設(shè)計(jì)中在有源信號(hào)層之間使用接地層將有助于減少層之間寬邊耦合或串?dāng)_的可能性。

· 降低噪聲：數(shù)字電路切換狀態(tài)時(shí)，會(huì)通過接地電路產(chǎn)生噪聲脈沖，這可能會(huì)在其他電路中造成虛假切換。接地平面的大面積將有助于減少影響，因?yàn)樗淖杩贡冉拥鼐€穿過走線的阻抗低。

· 散熱：接地層也為熱運(yùn)行的元器件提供了良好的散熱片。通過將這些具有孔的部件通過電路板連接到接地層，熱量可以在電路板上均勻分布。

· 另一方面，在使用電源和接地層時(shí)也需要注意一些缺點(diǎn)。平面將增加板的層數(shù)，這將增加制造成本。電路的不同區(qū)域（例如數(shù)字和模擬）將需要仔細(xì)管理其接地，以使來自一個(gè)電路的噪聲不會(huì)對(duì)另一個(gè)電路產(chǎn)生不利影響。并且，在使用拆分后的飛機(jī)以容納多個(gè)電源或接地網(wǎng)時(shí)，必須格外小心。這對(duì)于信號(hào)返回路徑尤其重要，因?yàn)榉蛛x平面可能會(huì)無意間破壞或阻塞本應(yīng)暢通無阻的路徑。

但是，所有這些問題都是PCB設(shè)計(jì)過程的一部分，可以使用高級(jí)PCB設(shè)計(jì)工具來熟練地解決這些問題。

要設(shè)計(jì)復(fù)雜的供電網(wǎng)絡(luò)，您需要功能強(qiáng)大的PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)

先進(jìn)的PCB設(shè)計(jì)工具如何發(fā)揮作用

PCB設(shè)計(jì)的接地和電壓布線將是設(shè)計(jì)過程的主要部分。幸運(yùn)的是，您擁有PCB設(shè)計(jì)工具的功能和功能。Cadence Allegro之類的CAD系統(tǒng)具有許多旨在幫助您設(shè)計(jì)輸電網(wǎng)絡(luò)的功能，包括：

· 一套全面的設(shè)計(jì)規(guī)則和約束條件，可根據(jù)您所需的寬度和間距要求來設(shè)置電源和接地網(wǎng)。

 完整的布線和平面創(chuàng)建實(shí)用程序可為您提供對(duì)電源和接地設(shè)計(jì)的完全控制，包括創(chuàng)建拆分平面和控制散熱墊。

· 仿真和分析工具，可在您投入生產(chǎn)之前監(jiān)視設(shè)計(jì)的工作方式。

 深圳小銘打樣SMT貼片加工：您需要最好的PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)來幫助您為印刷電路板設(shè)計(jì)干凈的PDN