PCB布线设计基本准则(一)

PCB布线设计基本准则(一)

在电子产品设计中，PCB布局布线是最重要的一步，PCB布局布线的好坏将直接影响电路的性能。现在，虽然有很多软件可以实现PCB自动布局布线，但是随着信号频率不断提升，很多时候，工程师需要了解有关PCB布局布线的最基本的原则和技巧，这样才可以让自己的设计完美无缺，《PCB（印制电路板）布局布线100问》涵盖了PCB布局布线的相关基本原理和设计技巧，以问答：形式解答：了有关PCB布局布线方面的疑难问题，对于PCB设计人员来说是非常难得实用读物，欢迎大家在此基础上补充内容并完善。

1问：高频信号布线时要注意哪些问题？

答：1.信号线的阻抗匹配；

2.与其他信号线的空间隔离；

3.对于数字高频信号，差分线效果会更好；

2问：在布板时，如果线密，过孔就可能要多，当然就会影响板子的电气性能，请问怎样提高板子的电气性能？

答：对于低频信号，过孔不要紧，高频信号尽量减少过孔。如果线多可以考虑多层板；

3问：是不是板子上加的去耦电容越多越好？

答：去耦电容需要在合适的位置加合适的值。例如，在你的模拟器件的供电端口就进加，并且需要用不同的电容值去滤除不同频率的杂散信号；

4问：一个好的板子它的标准是什么？

答：布局合理、功率线功率冗余度足够、高频阻抗阻抗、低频走线简洁。

5问：通孔和盲孔对信号的差异影响有多大？应用的原则是什么？

答：采用盲孔或埋孔是提高多层板密度、减少层数和板面尺寸的有效方法，并大大减少了镀覆通孔的数量。但相比较而言，通孔在工艺上好实现，成本较低，所以一般设计中都使用通孔。

6问：在涉及模拟数字混合系统的时候，有人建议电层分割，地平面采取整片敷铜，也有人建议电地层都分割，不同的地在电源源端点接，但是这样对信号的回流路径就远了，具体应用时应如何选择合适的方法？

答：如果你有高频》20MHz信号线，并且长度和数量都比较多，那么需要至少两层给这个模拟高频信号。一层信号线、一层大面积地，并且信号线层需要打足够的过孔到地。这样的目的是：

1、对于模拟信号，这提供了一个完整的传输介质和阻抗匹配；

2、地平面把模拟信号和其他数字信号进行隔离；

3、地回路足够小，因为你打了很多过孔，地有是一个大平面。

7问：在电路板中，信号输入插件在PCB最左边沿，MCU在靠右边，那么在布局时是把稳压电源芯片放置在靠近接插件（电源IC输出5V经过一段比较长的路径才到达MCU），还是把电源IC放置到中间偏右（电源IC的输出5V的线到达MCU就比较短，但输入电源线就经过比较长一段PCB板）？或是有更好的布局 ？

答：首先你的所谓信号输入插件是否是模拟器件？如果是是模拟器件，建议你的电源布局应尽量不影响到模拟部分的信号完整性．因此有几点需要考虑（１）首先你的稳压电源芯片是否是比较干净，纹波小的电源．对模拟部分的供电，对电源的要求比较高．（２）模拟部分和你的ＭＣＵ是否是一个电源，在高精度电路的设计中，建议把模拟部分和数字部分的电源分开．（３）对数字部分的供电需要考虑到尽量减小对模拟电路部分的影响．

8问：在高速信号链的应用中，对于多ASIC都存在模拟地和数字地，究竟是采用地分割，还是不分割地？既有准则是什么？哪种效果更好？

答：迄今为止，没有定论。一般情况下你可以查阅芯片的手册。ADI所有混合芯片的手册中都是推荐你一种接地的方案，有些是推荐公地、有些是建议隔离地。这取决于芯片设计。

9问：何时要考虑线的等长？如果要考虑使用等长线的话，两根信号线之间的长度之差最大不能超过多少？如何计算？

答：差分线计算思路：如果你传一个正弦信号，你的长度差等于它传输波长的一半是，相位差就是180度，这时两个信号就完全抵消了。所以这时的长度差是最大值。以此类推，信号线差值一定要小于这个值。

10问：高速中的蛇形走线，适合在那种情况？有什么缺点没，比如对于差分走线，又要求两组信号是正交的。

答：蛇形走线，因为应用场合不同而具不同的作用：

（1）如果蛇形走线在计算机板中出现，其主要起到一个滤波电感和阻抗匹配的作用，提高电路的抗干扰能力。计算机主机板中的蛇形走线，主要用在一些时钟信号中，如PCI-Clk，AGPCIK，IDE，DIMM等信号线。

（2）若在一般普通PCB板中，除了具有滤波电感的作用外，还可作为收音机天线的电感线圈等等。如2.4G的对讲机中就用作电感。

（3）对一些信号布线长度要求必须严格等长，高速数字PCB板的等线长是为了使各信号的延迟差保持在一个范围内，保证系统在同一周期内读取的数据的有效性（延迟差超过一个时钟周期时会错读下一周期的数据）。如INTELHUB架构中的HUBLink，一共13根，使用233MHz的频率，要求必须严格等长，以消除时滞造成的隐患，绕线是惟一的解决办法。一般要求延迟差不超过1/4时钟周期，单位长度的线延迟差也是固定的，延迟跟线宽、线长、铜厚、板层结构有关，但线过长会增大分布电容和分布电感，使信号质量有所下降。所以时钟IC引脚一般都接;“ 端接，但蛇形走线并非起电感的作用。相反地，电感会使信号中的上升沿中的高次谐波相移，造成信号质量恶化，所以要求蛇形线间距最少是线宽的两倍。信号的上升时间越小，就越易受分布电容和分布电感的影响。

（4）蛇形走线在某些特殊的电路中起到一个分布参数的LC滤波器的作用。

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