走线布线如何改善 PCB 设计？

电子工程师在设计 PCB 时，必须遵循布线的最佳实践。这有助于保持 PCB 信号完整性并减少电磁干扰 (EMI)。

最小化串扰

串扰可能发生在单个 PCB 层上的相邻走线之间，或两层之间彼此平行和垂直的走线之间。发生串扰时，一条走线的信号会压倒另一条走线，因为它的幅度比另一条走线大。

最佳做法是将走线之间的间隔保持在走线宽度的 3 倍以内。这样做可以保护 70% 的电场免受这种干扰。未解决的串扰会对信噪比产生负面影响，因此最好在设计阶段尽早缓解它。

一种选择是使用串扰计算器。一旦用户输入迹线间距、基板高度和源电压等值，该工具就可以计算 PCB 的耦合电压和串扰系数。这些选项消除了与手动计算相关的较长时间框架以及因此可能发生的错误。

预期表现

如果测试表明产品反复出现无法达到预期性能的情况，工程师可能需要改善 PCB 的信号完整性。有时，此类故障在 PCB 大规模生产之前就会显现出来。然而，信号完整性问题可能只有在批量生产或客户开始在现场使用产品时才会被注意到。

信号完整性与传输信号的质量以及信号能否无失真地传播有关。信号完整性问题可能会超出 PCB 的范围，并引入或产生影响附近设备的 EMI。改善信号完整性的努力始于原理图和层设计阶段。当时做出最合适的决定会影响 PCB 的性能。

例如，当走线厚度合适时，它们有助于热管理，防止元件过热。这一点越来越重要，尤其是随着许多包含 PCB 的产品变得越来越小。

质量更好

PCB 制造商在质量控制方面投入大量资金，以确保产品可靠。例如，X 射线扫描可以以非破坏性的方式识别隐藏的缺陷。X 射线检测技术通常是质量保证的关键部分。

然而，关注布线可以提供一种视觉选项，可以发现可以改善 PCB 信号完整性的问题。装配工人可以尽早发现潜在问题，并在花费大量时间和人力之前修复它们。

例如，他们应该检查走线是否没有急弯，这对于高功率或高频率的走线来说尤其成问题。理想情况下，设计师应该保持走线呈直线。如果电路板的设计和预期应用需要走线长度均衡，人们可以寻找延迟线。它们通常看起来像 PCB 表面上的波浪线。

正确放置

3D 打印等技术极大地改变了人们设计和制造电子产品的方式。然而，尽管 3D 打印机允许用户打印电路、减少浪费和提高效率，但他们也不应该忽视与布线和其他细节相关的最佳实践。

例如，有策略地放置元件可以减少 PCB 中的 EMI。即使您使用了适当的走线宽度并检查了不必要的弯曲，由于某些部件的位置，仍然可能会出现问题。

例如，由于电感器会产生磁场，因此它们不应首尾相连或彼此靠得太近。如果别无选择，请选择垂直排列以尽量减少相互耦合。或者，选择环形电感器，这种电感器不太可能引起磁场问题。确保用于连接电感器的走线不超过必要的宽度。否则，它们可能会开始像天线一样工作并导致不必要的辐射。

考虑使用高级设计工具，以便更轻松地遵循与布线和其他最佳实践相关的原则。一些布线设计产品允许用户在 2D 和 3D 设计之间切换。一项针对使用高级工具的用户的调查发现，他们大约 45% 的时间在 3D 布线中，从而受益于实时可视化。用户还可以在 3D 领域执行特定操作(例如修剪层的焊盘)，然后再在实际设计中尝试。

认真对待跟踪路由

这些是一些可行的方法，通过关注走线布线，可以最大限度地减少 EMI 并在未来的设计中优先考虑 PCB 信号完整性。在设计阶段遵循既定的原则可以避免许多导致内部测试或实际使用期间 PCB 性能不佳的问题。

使用跟踪变化(包括跟踪路由决策)的数字项目管理工具也很有帮助，这有助于找到新发现问题的可能根本原因。这些产品也很方便，因为它们通常在云端工作，消除了地理限制。