CN1949953A - 一种印刷电路板的布线方法及印刷电路板 - Google Patents

Abstract

本发明适用于印刷电路板制作领域，提供了一种印刷电路板的布线方法及印刷电路板，在布线时，将电源走线、地线随着信号线并排走线。本发明采取电源走线、地线并排走，而且是伴着信号线走的方式，为信号回流就近提供电源和地回流路径，减小了信号回路面积，提高了印刷电路板的电磁兼容性，并根据实际需要在此基础上通过在信号换层处放置滤波电容的方式，或者电源、地线网络网格化，或者在电源、地线网络布线之间放置滤波电容的方式进一步提高了印刷电路板的电磁兼容效果。

Description

一种印刷电路板的布线方法及印刷电路板

技术领域

本发明属于印刷电路板制作领域，尤其涉及一种印刷电路板的布线方法及印刷电路板。

背景技术

随着科学技术的发展，电子产品的信号速率越来越快，噪声容限越来越低，信号完整性(Signal Integrity，SI)、电源完整性(Power Integrity，PI)、电磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility，EMC)的问题越来越突出。人们通常要求电子产品具有电磁兼容性，即指电子设备或***在其电磁环境中运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面指设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。所以电子产品需要通过相关的标准认证，才能进入相应市场，如中国强制性产品认证制度(China Compulsory Certification，3C)、欧盟(Confomite Europeene，CE)认证、美国的美国联邦通信委员会(FederalCommunications Commission，FCC)认证等相关EMC认证。

为了使电子产品能够满足电磁兼容性，常用的措施是为印刷电路板加屏蔽盒，对产品进行屏蔽，从而达到满足电磁兼容性能的要求。由于用户通常希望电子终端产品外形美观，价格便宜，且满足相关电磁兼容性的标准认证。因此，电子终端产品最好能在不采取任何屏蔽措施的情况下，在电路板级能满足电磁兼容性能的要求。

通常电路板上一般存在差模辐射和共模辐射两种辐射模式，差模辐射是影响电磁兼容性很重要的一个方面。如图1所示，信号由驱动端发送到接收端，到达接收端以后，信号需要返回到驱动端中去，产生电流环。

信号差模辐射的电场强度表达式为：

$\left|E\right|=2.6f^2\frac{A}{d}I$

其中，|E|表示电磁波干扰的电场强度，f表示信号频率，I表示信号大小，A表示信号流过的回路面积，d表示与辐射源的距离。从上式中可以看出，信号的远场辐射电场强度与信号的回路面积成正比，因此通过减小信号回路面积能有效降低信号的辐射。

为了减小信号回路面积，现有的板级EMC设计布线时通常采用使电源地平面尽量完整，给信号提供理想的参考平面，缩短信号回流路径，如图2所示，当地线层为信号走线层提供完整的参考平面的时候，信号方向与信号回流方向所组成的信号回路面积最小，从而差模辐射最小。图3示出了这种情况下印刷电路板的布线示例。

在电源、地平面分割比较多或者2层板的情况下，信号线不可避免的会出现跨分割的情况。如图4所示，在线跨分割的情况下，驱动端与接收端信号线有一部分在平面的缺口处，所以信号线的参考平面不完整，信号回流路径需要绕道而行，从而造成信号回路面积增大，辐射增强，EMC性能降低。

为了解决参考平面出现跨分割时不能为信号线提供完整参考平面的问题，在现有技术中采用了在信号线旁进行包地走线，利用信号线旁边的地线对信号线进行屏蔽，就近为信号线提供信号回流路径，来达到满足EMC要求的目的。如图5所示，由于信号线与地线一起并排布线，所以当信号回流经过跨分割处时，信号回流就近选择地线作为回流路径，这样比没有采用信号线包地处理情况下的信号回流路径要小，信号回路面积减小，因此辐射减小。但由于信号只能在地线上进行回流，对于以电源回流的信号，最后在终点只能通过位移电流的方式，将地线上的回流信号转移到电源上，由于采用了位移电流的方式，所以辐射发射仍然比较严重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种印刷电路板的布线方法，旨在解决印刷电路板布线时由于信号回路面积较大，导致辐射加大，电磁兼容性能低的问题。

本发明的另一目的在于提供一种印刷电路板。

本发明是这样实现的，一种印刷电路板的布线方法，所述方法包括：

在布线时，将电源走线、地线随着信号线并排走线。

所述方法进一步包括：

当地线构成的地网络或电源走线构成的电源网络分布于印刷电路板的不同层时，将不同层的地网络或电源网络分别网格化。

所述方法进一步包括：

当信号线换层走线时，在所述换层处放置滤波电容，连接换层处的信号线。

所述方法进一步包括：

在电源、地网络布线之间放置滤波电容。

一种印刷电路板，包括电源走线、地线和信号线，所述电源走线、地线随着信号线并排走线。

当地线构成的地网络或电源走线构成的电源网络分布于印刷电路板的不同层时，每一层的地网络或电源网络分别网格化。

当信号线换层走线时，所述换层处放置有滤波电容，连接换层处的信号线。

所述印刷电路板的电源、地网络布线之间放置有滤波电容。

本发明采取电源走线、地线并排走，而且是伴着信号线走的方式，为信号回流就近提供电源和地回流路径，减小了信号回路面积，提高了印刷电路板的电磁兼容性，并根据实际需要在此基础上通过在信号换层处放置滤波电容的方式，或者电源、地线网络网格化，或者在电源、地网络布线之间放置滤波电容的方式进一步提高了印刷电路板的电磁兼容效果。

附图说明

图1是现有技术中差模辐射的示意图；

图2是现有技术中完整参考平面信号走线的信号回路示意图；

图3是现有技术中完整参考平面走线的布线示例图；

图4是现有技术中线跨分割时的信号回路示意图；

图5是现有技术中信号线与地线并排布线时的信号回流示意图；

图6A、B是电源回流和地回流的原理示意图；

图7是本发明中电源走线、地线与信号线并排布线的原理示意图；

图8是本发明中电源走线、地线与信号线并排布线的布线示例图；

图9是本发明中电源走线网格化的布线示例图；

图10是本发明中在电源、地网络布线之间放置滤波电容的布线示例图；

图11是本发明中在信号换层处放置滤波电容的布线示例图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明中的印刷电流板布线时，采取电源走线、地线并排走，而且是伴着信号线走的方式，就近给信号提供回流路径，有效减少了信号的回路面积，提高了印刷电路板的电容兼容性。

信号回流方式可分为电源回流和地回流两种，以一个供电电压为3.3V的低电压晶体管-晶体管逻辑(Low Voltage Transister-Transister-Logic，LVTTL)电平信号为例，其输入输出如图6A、6B所示，左端为输出缓冲器，即驱动端；右端为输入缓冲器，即接收端。当驱动端输出为高电平时，如图6A所示，其理想的回流路径应为地线回流，当驱动端向接收端发送信号，到达接收端的信号通过地线回流到驱动端。当驱动端输出为低电平时，如图6B所示，其理想的回流路径应为电源走线回流，当驱动端向接收端发送信号时，到达接收端的信号通过电源走线回流到驱动端。

因此，在本发明中，当信号回流无理想参考平面或者无优选参考平面时，为了为信号就近提供地回流和电源回流路径，在信号线走线的同时，让地线和电源走线与信号线并排布线，而不需要区分信号回流的方式是电源回流，还是地回流。当信号回流时，由信号自动选择适当的回流路径，返回驱动端，布线设计原理如图7所示，芯片1、芯片3与电源之间电源走线和地线并排走线，芯片1、芯片2、芯片3三个芯片之间采用地线、电源走线与信号线并排布线，使信号无论在何种回流情况时，均有较小的回流路径，降低了辐射，提高了EMC性能。图8示出了这种情况下的布线示例，根据电路的实际情况，在实际布线中，每2至3根信号线两边就有一根电源走线、一根地线，为信号就近提供电源回流和地回流路径。

作为本发明的一个实施例，当印刷电路板为多层板或两层板时，通过过孔将分布于不同层的电源走线构成的电源网络或地线构成的地网络分别网格化。当分布于不同层的电源网络或地网络充分连接后，能够为信号回流提供尽可能短的回流路径。对于可能出现的信号回流路径大的问题，信号回流可以有更多回流路径的选择余地，选择其中最短的回流路径，减小回流面积。如图9所示的示例，在实际电路允许的情况下，通过将印刷电路板的顶层(元件面)电源网络，与底层(焊接面)电源网络过孔充分连接，得到合成后的电源网络网格化布线。同样，在实际电路允许的情况下，通过将元件面地网络与焊接面地网络过孔充分连接，可以合成后的地网络网格化布线。

由于电源***存在传输阻抗，为了降低传输阻抗，为信号回流提供尽可能短的回流路径，作为本发明的另一实施例，可以在电源、地网络布线之间放置一定数量的滤波电容，放置滤波电容的数量可以根据实际的电路情况，尽可能多的放置滤波电容，布线示例如图10所示。

作为本发明的另一实施例，在印刷电路板是2层或多层板时，存在信号线需要换层的情况。当信号线从上一层走线换到下一层走线的时候，信号线必然找不到理想的参考平面为其提供回流路径。此时，在信号换层处放置滤波电容，连接换层处的信号线，为换层的信号线就近提供回流路径，布线示例如图11所示。

在具体布线时，可以根据实际需要对上述几种方式进行组合使用，进一步降低辐射，提高印刷电流板的电磁兼容效果，具体可以采取电源走线、地线与信号线并行布线并在信号换层处放置滤波电容的方式，或者电源走线、地线与信号线并行布线且电源、地线网络网格化，并在信号换层处放置滤波电容的方式，或者电源走线、地线与信号线并行布线且电源、地线网络网格化，并在电源、地网络布线之间放置滤波电容的方式，具体的布线示例不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1、一种印刷电路板的布线方法，其特征在于，所述方法包括：

在布线时，将电源走线、地线随着信号线并排走线。

2、如权利要求1所述的印刷电路板的布线方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

当地线构成的地网络或电源走线构成的电源网络分布于印刷电路板的不同层时，将不同层的地网络或电源网络分别网格化。

3、如权利要求1或2所述的印刷电路板的布线方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

当信号线换层走线时，在所述换层处放置滤波电容，连接换层处的信号线。

4、如权利要求1或2所述的印刷电路板的布线方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

在电源、地网络布线之间放置滤波电容。

5、一种印刷电路板，包括电源走线、地线和信号线，其特征在于，所述电源走线、地线随着信号线并排走线。

6、如权利要求5所述的印刷电路板，其特征在于，当地线构成的地网络或电源走线构成的电源网络分布于印刷电路板的不同层时，不同层的地网络或电源网络分别网格化。

7、如权利要求5或6所述的印刷电路板，其特征在于，当信号线换层走线时，所述换层处放置有滤波电容，连接换层处的信号线。

8、如权利要求5或6所述的印刷电路板，其特征在于，所述印刷电路板的电源、地网络布线之间放置有滤波电容。

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