PCB的技巧分析，你知道嗎？

你知道PCB的技巧嗎?電子技術(shù)的發(fā)展變化必然給板級(jí)設(shè)計(jì)帶來(lái)許多新問(wèn)題和新挑戰(zhàn)。首先，由于高密度引腳及引腳尺寸日趨物理極限，導(dǎo)致低的布通率;其次，由于系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的提高，引起的時(shí)序及信號(hào)完整性問(wèn)題;第三，工程師希望能在 PC 平臺(tái)上用更好的工具完成復(fù)雜的高性能的設(shè)計(jì)。由此，我們不難看出，PCB 板設(shè)計(jì)有以下三種趨勢(shì)：

1、高速數(shù)字電路(即高時(shí)鐘頻率及快速邊沿速率)的設(shè)計(jì)成為主流。

2、產(chǎn)品小型化及高性能必須面對(duì)在同一塊 PCB 板上由于混合信號(hào)設(shè)計(jì)技術(shù)(即數(shù)字、模擬及射頻混合設(shè)計(jì))所帶來(lái)的分布效應(yīng)問(wèn)題。

3、設(shè)計(jì)難度的提高，導(dǎo)致傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程及設(shè)計(jì)方法，以及 PC 上的 CAD 工具很難勝任當(dāng)前的技術(shù)挑戰(zhàn)。

以下介紹高速設(shè)計(jì)中使用的技巧。

一、高頻電路布線技巧

1)高頻電路往往集成度較高，布線密度大，采用多層板既是布線所必須的，也是降低干擾的有效手段

2)高頻電路器件管腳間的引線彎折越少越好 。高頻電路布線的引線最好采用全直線，需要轉(zhuǎn)折，可用 45°折線或圓弧轉(zhuǎn)折，這種要求在低頻電路中僅僅用于提高銅箔的固著強(qiáng)度，而在高頻電路中，滿足這一要求卻可以減少高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射和相互間的耦合

3)高頻電路器件管腳的引線越短越好

4)高頻電路器件管腳間的引線層間交替越少越好 。也即元件連接過(guò)程中所用的過(guò)孔(Via)越少越好 。據(jù)測(cè)，一個(gè)過(guò)孔可帶來(lái)約 05pF 的分布電容，減少過(guò)孔數(shù)能顯著提高速度

5)高頻電路布線，要注意信號(hào)線近距離平行走線所引入的串?dāng)_，若無(wú)法避免平行分布，可在平行信號(hào)線的反面布置大面積地來(lái)大幅度減少干擾 。同一層內(nèi)的平行走線幾乎無(wú)法避免，但是在相鄰的兩個(gè)層走線的方向務(wù)必取為相互垂直

6)對(duì)特別重要的信號(hào)線或局部單元實(shí)施地線包圍的措施

7)各類信號(hào)線走線不能形成環(huán)路，地線也不能形成電流環(huán)路

8)每個(gè)集成電路塊(IC)的附近應(yīng)設(shè)置至少一個(gè)高頻退耦電容，退耦電容盡量靠近器件的 Vcc

9)模擬地線(AGND)、數(shù)字地線(DGND)等接往公共地線時(shí)要采用高頻扼流這一環(huán)節(jié) 。在實(shí)際裝配高頻扼流環(huán)節(jié)時(shí)用的往往是中心穿有導(dǎo)線的高頻鐵氧體磁珠，可在原理圖中把它當(dāng)做電感，在 PCB 元件庫(kù)中單獨(dú)為它定義一個(gè)元件封裝，布線前把它手工移動(dòng)到靠近公共地線匯合的合適位置上

二、PCB 中電磁兼容性(EMC)設(shè)計(jì)方法

PCB 的基材選擇及 PCB 層數(shù)的設(shè)置、電子元件選擇及電子元件的電磁特性、元件布局、元件間互連線的長(zhǎng)寬等都制約著 PCB 的電磁兼容性。

PCB 上的集成電路芯片(IC)是電磁干擾(EMI)最主要的能量來(lái)源 。常規(guī)的電磁干擾(EMI)控制技術(shù)一般包括：元器件的合理布局、連線的合理控制、電源線、接地、濾波電容的合理配置、屏蔽等抑制電磁干擾(EMI)的措施都是很有效的，在工程實(shí)踐中被廣泛應(yīng)用。

1、高頻數(shù)字電路 PCB 的電磁兼容性(EMC)設(shè)計(jì)中的布線規(guī)則

1)高頻數(shù)字信號(hào)線要用短線，一般小于 2inch(5cm)，且越短越好

2)主要信號(hào)線最好集中在 PCB 板中心

3)時(shí)鐘發(fā)生電路應(yīng)在 PCB 板中心附近，時(shí)鐘扇出應(yīng)采用菊花鏈或并聯(lián)布線

4)電源線盡可能遠(yuǎn)離高頻數(shù)字信號(hào)線或用地線隔開，電源的分布必須是低感應(yīng)的(多路設(shè)計(jì))。多層 PCB 板內(nèi)的電源層與地層相鄰，相當(dāng)于一個(gè)電容，起到濾波作用 。同一層上的電源線和地線也要盡可能靠近 。電源層四周銅箔應(yīng)該比地層縮進(jìn) 20 倍于兩個(gè)平面層之間距離的尺寸，以確保系統(tǒng)有更好的 EMC 性能 。地平面不要分割，高速信號(hào)線如果要跨電源平面分割，應(yīng)該緊靠信號(hào)線放置幾個(gè)低阻抗的橋接電容

5)輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行 。最好加線間地線，以免發(fā)生反饋耦合

6)當(dāng)銅箔厚度為 50um、寬度為 1~15mm 時(shí)，通過(guò) 2A 的電流，導(dǎo)線溫度<3

7)PCB 板的導(dǎo)線盡可能用寬線，對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路的信號(hào)線，通常選用 4mi1~12mil 導(dǎo)線寬度，電源線和地線最好選用大于 40mil 的導(dǎo)線寬度 。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定，通常選用 4mil 以上的導(dǎo)線間距 。為減小導(dǎo)線間的串?dāng)_，必要時(shí)可增加導(dǎo)線間的距離，安插地線作為線間隔離

8)在 PCB 板的所有層中，數(shù)字信號(hào)只能在電路板的數(shù)字部分布線，模擬信號(hào)只能在電路板的模擬部分布線 。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線有因難時(shí)可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地 。實(shí)現(xiàn)模擬和數(shù)字電源分割，布線不能跨越分割電源之間的間隙，必須跨越分割電源之間間隙的信號(hào)線要位于緊鄰大面積地的布線層上

9)在 PCB 中由電源和地造成的電磁兼容性問(wèn)題主要有兩種，一種是電源噪聲，另一種是地線噪聲 。根據(jù) PCB 板電流的大小，盡量加大電源線寬度，減小環(huán)路電阻 。同時(shí)，使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力 。目前，電源和地平面的噪聲只能通過(guò)對(duì)原型產(chǎn)品的測(cè)量或由有經(jīng)驗(yàn)的工程師憑他們的經(jīng)驗(yàn)把退耦電容的容量設(shè)定為默認(rèn)的值

2、高頻數(shù)字電路 PCB 的電磁兼容性(EMC)設(shè)計(jì)中的布局規(guī)則

1)電路的布局必須減小電流回路，盡可能縮短高頻元器件之間的連線，易受干擾的元器件距離不能太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離

2)按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致的方向

3)以每個(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它來(lái)進(jìn)行布局 。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在 PCB 上，盡量縮短各元器件之間的引線連接

4)將 PCB 分區(qū)為獨(dú)立的合理的模擬電路區(qū)和數(shù)字電路區(qū)，A/D 轉(zhuǎn)換器跨分區(qū)放置

5)PCB 電磁兼容設(shè)計(jì)的常規(guī)做法之一是在 PCB 板的各個(gè)關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐笋铍娙荨Ｒ陨暇褪荘CB繪制過(guò)程中的一些技巧，希望能給大家?guī)椭?