开发经验PCB布板闲谈

作者：佚名信息来源:pcb设计 2008-5-12

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其实有点惭愧，谈不上对硬件的有多深的造诣，除了有相当一部分时间设计硬件电路以外，更重要的也就是PCB布板。仔细想想，其中亲手布过的电路板，从简单的数字电视机顶盒前面板的单层板，到复杂一点的AT89C51为核心的工业控制类的双层板，无线扩频电台的基带双层板，高速FPGA的应用板，再到比较复杂的含有DDRMEMERY总线的四层...

毕业4年以来，虽然其中有段时间在做嵌入式实时软件系统的驱动部分，可一直都挂着“硬件工程师”的头衔。其实有点惭愧，谈不上对硬件的有多深的造诣，除了有相当一部分时间设计硬件电路以外，更重要的也就PCB布板。仔细想想，其中亲手布过的电路板，从简单的数字电视机顶盒前面板的单层板，到复杂一点的AT89C51为核心的工业控制类的双层板，无线扩频电台的基带双层板，高速FPGA的应用板，再到比较复杂的含有DDR MEMERY总线的四层板等不下20块，所幸的还有接触过的手机电路的8层板，所以，终归对PCB的布板有些想法。想法也罢，经验也罢，只要能够对读者的布板有所帮助的话，也就达到了我写篇文章的目的。

一块优秀的电路板，除了在实现电路原理功能之外，还要考虑EMI,EMC，ESD，信号完整性等电气特性，也要考虑机械结构，大功耗芯片的散热问题，在这基础上再考虑电路板美观问题。所以，PCB板布线是门艺术，具体而言是门折衷的艺术。在开始学习摸索PCB布线之前，或许您会在各式各样的考书中看见各式各样的PCB板布线的规则，即使许多规则在一定程度上会是有相同的内涵，可是在不同的实际布板实践中会有不同的侧重点，甚至规则之间会产生冲突。举个例子：规则一信号传输的路径越短越好，规则二是在高频布线要求阻抗匹配。在考虑布DDR MEMORY的总线时，SOP封装的MEMERY芯片不可能对所有的TRACK实现规则一,正确的做法是整体考虑阻抗匹配的条件下实现所有的TRACK相对最短。因此，实际布线中规则之间的不可兼得就会让读者布线过程中自觉的有效的利用这些规则时产生种种疑惑，甚至就陷入这样或者是那样的一般性的规则中不知所措。在这就需要强调一点――各种布线规则只是指导性的，要结合实际的布线过程去不断折衷以取得最大的效用。我想只要在实际布线中自觉注意这些规则，或多或少会对布线的效果有所帮助。

1．模块化，结构化的思想不仅体现在硬件原理设计中，也要反映在布局布线效果中

如今的硬件平台的集成度越来越高，系统越来越复杂，自然而然也就要求无论是硬件原理图的设计中还是PCB布线中使用模块化，结构化设计的方法。如果接触过大规模的FPGA或是CPLD就知道，复杂IC的设计必然要求采用自上至下的模块化的设计方法。所以作为硬件工程师，在了解系统整体架构的前提下，首先应该在原理图和PCB布线设计中自觉融合模块化的设计思想。举个例子，数字电视机顶盒的硬件平台的主IC－QAMI5516中就有如下的几种模块：

ST20:主频180MHZ的32位RISC CPU

PTI:TRANSPORT STREAM的处理单元

DISPLAY:MPEG-2解码，显示处理单元

DEMODULATOR:QAM解调器

MEMORY INTERFACE：不同应用系统所需要不同的MEMORY的接口

STBUS：各个模块的数据通讯总线

PERIPHERALS:UART,SMARTCARD,IIC,GPIO,PWM等常用外设

AUDIO:音频输出接口

VEDIO:视频输出接口

QAMI5516模块化的设计过程，虽然不一定要求硬件工程师了解系统的方方面面，可是必然要求在设计硬件平台时，把在实际运用中使用到的IC不同模块的接口部分当作一个子系统来处理：例如音频部分电路和视频部分电路在布局布线的时候就应该在一个整体区域内进行。这样做，不仅延续了IC模块化设计的思路，而且可以方便在需要进行PCB板的物理分隔，减少不同模块之间的电气耦合，可以方便整个系统的调试。我们知道，硬件调试中最容易检查，处理电路原理设计中的错误的方法就是“头痛医头，脚痛医脚”，即上述的QAMI5516平台中，如果音频部分电路有问题，首先要做的就是检查校验音频模块。

模块化的思想还体现在系统总线的布线上，通常总线都区分为CONCROL BUS,DATA BUS,ADDR BUS,这三类。例如上面QAMI5516中SMI上使用的是一片16M的SDRAM,工作频率在100MHZ，这就要求这一组总线在布线过程中需要统一成一个整体来考虑阻抗匹配。在实际的布线过程中，不可能要把这些线布得七零八落吧。

模块化的思想也有利于PCB板的布局。

模块化的思想也有利于硬件系统的功能的扩展或是更改。