pcb布局布線技巧經(jīng)驗大匯總

BatchDoc Word文檔批量處理工具PCB電路板布局、布線基本原則一、元件布局基本規(guī)則1. 按電路模塊進行布局，實現(xiàn)同一功能的相關(guān)電路稱為一個模塊，電路模塊中的元件應采用就近集中原則，同時數(shù)字電路和模擬電路分開；2.定位孔、標準孔等非安裝孔周圍1.27mm 內(nèi)不得貼裝元、器件，螺釘?shù)劝惭b孔周圍3.5mm（對于M2.5）、4mm（對于M3）內(nèi)不得貼裝元器件；3. 臥裝電阻、電感（插件）、電解電容等元件的下方避免布過孔，以免波峰焊后過孔與元件殼體短路；4. 元器件的外側(cè)距板邊的距離為5mm；5. 貼裝元件焊盤的外側(cè)與相鄰插裝元件的外側(cè)距離大于2mm；6. 金屬殼體元器件和金屬件（屏蔽盒等）不能與其它元器件相碰，不能緊貼印制線、焊盤，其間距應大于2mm。定位孔、緊固件安裝孔、橢圓孔及板中其它方孔外側(cè)距板邊的尺寸大于3mm；7. 發(fā)熱元件不能緊鄰導線和熱敏元件；高熱器件要均衡分布；8. 電源插座要盡量布置在印制板的四周，電源插座與其相連的匯流條接線端應布置在同側(cè)。特別應注意不要把電源插座及其它焊接連接器布置在連接器之間，以利于這些插座、連接器的焊接及電源線纜設計和扎線。電源插座及焊接連接器的布置間距應考慮方便電源插頭的插拔；9. 其它元器件的布置：所有IC元件單邊對齊，有極性元件極性標示明確，同一印制板上極性標示不得多于兩個方向，出現(xiàn)兩個方向時，兩個方向互相垂直；10、板面布線應疏密得當，當疏密差別太大時應以網(wǎng)狀銅箔填充，網(wǎng)格大于8mil(或0.2mm)；11、貼片焊盤上不能有通孔，以免焊膏流失造成元件虛焊。重要信號線不準從插座腳間穿過；12、貼片單邊對齊，字符方向一致，封裝方向一致；13、有極性的器件在以同一板上的極性標示方向盡量保持一致。二、元件布線規(guī)則1、畫定布線區(qū)域距PCB板邊1mm的區(qū)域內(nèi)，以及安裝孔周圍1mm內(nèi)，禁止布線；2、電源線盡可能的寬，不應低于18mil；信號線寬不應低于12mil；cpu入出線不應低于10mil（或8mil）；線間距不低于10mil；3、正常過孔不低于30mil；4、 雙列直插：焊盤60mil，孔徑40mil；1/4W電阻： 51*55mil（0805表貼）；直插時焊盤62mil，孔徑42mil；無極電容： 51*55mil（0805表貼）；直插時焊盤50mil，孔徑28mil；5、 注意電源線與地線應盡可能呈放射狀，以及信號線不能出現(xiàn)回環(huán)走線PCB板布線技巧在PCB設計中，布線是完成產(chǎn)品設計的重要步驟，可以說前面的準備工作都是為它而做的， 在整個PCB中，以布線的設計過程限定最高，技巧最細、工作量最大。PCB布線有單面布線、 雙面布線及多層布線。布線的方式也有兩種：自動布線及交互式布線，在自動布線之前， 可以用交互式預先對要求比較嚴格的線進行布線，輸入端與輸出端的邊線應避免相鄰平行， 以免產(chǎn)生反射干擾。必要時應加地線隔離，兩相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產(chǎn)生寄生耦合。自動布線的布通率，依賴于良好的布局，布線規(guī)則可以預先設定， 包括走線的彎曲次數(shù)、導通孔的數(shù)目、步進的數(shù)目等。一般先進行探索式布經(jīng)線，快速地把短線連通， 然后進行迷宮式布線，先把要布的連線進行全局的布線路徑優(yōu)化，它可以根據(jù)需要斷開已布的線。 并試著重新再布線，以改進總體效果。對目前高密度的PCB設計已感覺到貫通孔不太適應了， 它浪費了許多寶貴的布線通道，為解決這一矛盾，出現(xiàn)了盲孔和埋孔技術(shù)，它不僅完成了導通孔的作用， 還省出許多布線通道使布線過程完成得更加方便，更加流暢，更為完善，PCB 板的設計過程是一個復雜而又簡單的過程，要想很好地掌握它，還需廣大電子工程設計人員去自已體會， 才能得到其中的真諦。1 電源、地線的處理既使在整個PCB板中的布線完成得都很好，但由于電源、 地線的考慮不周到而引起的干擾，會使產(chǎn)品的性能下降，有時甚至影響到產(chǎn)品的成功率。所以對電、 地線的布線要認真對待，把電、地線所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。對每個從事電子產(chǎn)品設計的工程人員來說都明白地線與電源線之間噪音所產(chǎn)生的原因， 現(xiàn)只對降低式抑制噪音作以表述：眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線電源線信號線，通常信號線寬為：0.20.3mm,最經(jīng)細寬度可達0.050.07mm,電源線為1.22.5 mm對數(shù)字電路的PCB可用寬的地導線組成一個回路, 即構(gòu)成一個地網(wǎng)來使用(模擬電路的地不能這樣使用)用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用?；蚴亲龀啥鄬影澹娫?，地線各占用一層。2 數(shù)字電路與模擬電路的共地處理現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路（數(shù)字或模擬電路），而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的。因此在布線時就需要考慮它們之間互相干擾問題，特別是地線上的噪音干擾。數(shù)字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強，對信號線來說，高頻的信號線盡可能遠離敏感的模擬電路器件，對地線來說，整人PCB對外界只有一個結(jié)點，所以 必須在PCB內(nèi)部進行處理數(shù)、模共地的問題，而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實際上是分開的它們之間互不相連，只是在PCB與外界連接的接口處（如插頭等）。數(shù) 字地與模擬地有一點短接，請注意，只有一個連接點。也有在PCB上不共地的，這由系統(tǒng)設計來決定。3 信號線布在電（地）層上在多層印制板布線時，由于在信號線層沒有布完的線剩下已經(jīng)不多，再多加層數(shù)就會造成浪費也會給生產(chǎn)增加一定的工作量，成本也相應增加了，為解決這個矛盾，可以考慮在電（地）層上進行布線。首先應考慮用電源層，其次才是地層。因為最好是保留地層的完整性。 4 大面積導體中連接腿的處理在大面積的接地（電）中，常用元器件的腿與其連接，對連接腿的處理需要進行綜合的考慮，就電氣性能而言，元件腿的焊盤與銅面滿接為好，但對元件的焊接 裝配就存在一些不良隱患如：焊接需要大功率加熱器。容易造成虛焊點。所以兼顧電氣性能與工藝需要，做成十字花焊盤，稱之為熱隔離（heat shield）俗稱熱焊盤（Thermal），這樣，可使在焊接時因截面過分散熱而產(chǎn)生虛焊點的可能性大大減少。多層板的接電（地）層腿的處理相同。 5 布線中網(wǎng)絡系統(tǒng)的作用在許多CAD系統(tǒng)中，布線是依據(jù)網(wǎng)絡系統(tǒng)決定的。網(wǎng)格過密，通路雖然有所增加，但步進太小，圖場的數(shù)據(jù)量過大，這必然對設備的存貯空間有更高的要求， 同時也對象計算機類電子產(chǎn)品的運算速度有極大的影響。而有些通路是無效的，如被元件腿的焊盤占用的或被安裝孔、定們孔所占用的等。網(wǎng)格過疏，通路太少對布 通率的影響極大。所以要有一個疏密合理的網(wǎng)格系統(tǒng)來支持布線的進行。標準元器件兩腿之間的距離為0.1英寸(2.54mm),所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎一般就定為0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍數(shù)，如：0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。6 設計規(guī)則檢查（DRC）布線設計完成后，需認真檢查布線設計是否符合設計者所制定的規(guī)則，同時也需確認所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求，一般檢查有如下幾個方面：線與線，線與元件焊盤，線與貫通孔，元件焊盤與貫通孔，貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿足生產(chǎn)要求。電源線和地線的寬度是否合適，電源與地線之間是否緊耦合（低的波阻抗）？在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。對于關(guān)鍵的信號線是否采取了最佳措施，如長度最短，加保護線，輸入線及輸出線被明顯地分開。模擬電路和數(shù)字電路部分，是否有各自獨立的地線。后加在PCB中的圖形（如圖標、注標）是否會造成信號短路。 對一些不理想的線形進行修改。在PCB上是否加有工藝線？阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求，阻焊尺寸是否合適，字符標志是否壓在器件焊盤上，以免影響電裝質(zhì)量。多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小，如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。PCB板布線布局一PCB布局原則首先，要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時，印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后再按結(jié)構(gòu)要素布置安裝孔、接插件等需要定位的器件，并給這些器件賦予不可移動屬性，按工藝設計規(guī)范的要求進行尺寸標注。最后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局。1.布局操作的基本原則A. 位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2mm。電路板的最佳形狀為矩形。長寬比為3：2成4：3。B. 遵照“先大后小，先難后易”的布置原則，即重要的單元電路、核心元器件應當優(yōu)先布局 C. 布局中應參考原理框圖，根據(jù)單板的主信號流向規(guī)律安排主要元器件 D. 布局應盡量滿足以下要求:總的連線盡可能短，關(guān)鍵信號線最短;高電壓、大電流信號與小電流，低電壓的弱信號完全分開;模擬信號與數(shù)字信號分開；高頻信號與低頻信號分開；高頻元器件的間隔要充分 E. 以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。元器件應均勻、 整齊、緊湊地排列在PCB上盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。F. 相同結(jié)構(gòu)電路部分，盡可能采用“對稱式”標準布局；同類型插裝元器件在X或Y方向上應朝一個方向放置；同一種類型的有極性分立元件也要力爭在X或Y方向上保持一致，便于生產(chǎn)和檢驗。2.布局操作技巧1. 元器件的排列要便于調(diào)試和維修，亦即小元件周圍不能放置大元件、需調(diào)試的元、器件周圍要有足夠的空間。2. 元件布局時,應適當考慮使用同一種電源的器件盡量放在一起, 以便于將來的電源分隔。3. IC去耦電容的布局要盡量靠近IC的電源管腳，并使之與電源和地之間形成的回路最短。4. 盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應盡量遠離。5. 某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應盡量布置在調(diào)試時手不易觸及的地方。6. 重量超過15g的元器件、應當用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應裝在整機的機箱底板上，且應考慮散熱問題。熱敏元件應遠離發(fā)熱元件。7. 對于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關(guān)等可調(diào)元件的布局應考慮整機的結(jié)構(gòu)要求。若是機內(nèi)調(diào)節(jié)，應放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方；若是機外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機箱面板上的位置相適應8. 發(fā)熱元件要一般應均勻分布，以利于單板和整機的散熱，除溫度檢測元件以外的溫度敏感器件應遠離發(fā)熱量大的元器件。9. 輸入輸出端用的導線應盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發(fā)生反饋藕合。10. BGA與相鄰元件的距離5mm。其它貼片元件相互間的距離0.7mm；貼裝元件焊盤的外側(cè)與相鄰插裝元件的外側(cè)距離大于2mm；有壓接件的PCB，壓接的接插件周圍5mm內(nèi)不能有插裝元、器件，在焊接面其周圍5mm內(nèi)也不能有貼裝元、器件。11. 需用波峰焊工藝生產(chǎn)的單板，其緊固件安裝孔和定位孔都應為非金屬化孔。當安裝孔需要接地時, 應采用分布接地小孔的方式與地平面連接。12. 焊接面的貼裝元件采用波峰焊接生產(chǎn)工藝時，阻、容件軸向要與波峰焊傳送方向垂直， 阻排及SOP（PIN間距大于等于1.27mm）元器件軸向與傳送方向平行；PIN間距小于1.27mm（50mil)的IC、SOJ、PLCC、QFP等有源元件避免用波峰焊焊接。13. 用于阻抗匹配目的阻容器件的布局，要根據(jù)其屬性合理布置。串聯(lián)匹配電阻的布局要靠近該信號的驅(qū)動端，距離一般不超過500mil。匹配電阻、電容的布局一定要分清信號的源端與終端，對于多負載的終端匹配一定要在信號的最遠端匹配。3.焊盤焊盤中心孔要比器件引線直徑稍大一些。焊盤太大易形成虛焊。焊盤外徑D一般不小于(d+1.2)mm，其中d為引線孔徑。對高密度的數(shù)字電路，焊盤最小直徑可取(d+1.0)mm。4.印刷電路板中的過孔設計為了減小過孔的寄生效應帶來的不利影響，在設計中可以盡量做到： 1從成本和信號質(zhì)量兩方面考慮，選擇合理尺寸的過孔大小。比如對6-10層的內(nèi)存模塊PCB設計來說，選用10/20mil（鉆孔/焊盤）的過孔較好，對于一些高密度的小尺寸的板子，也可以嘗試使用8/18mil的過孔。目前技術(shù)條件下，很難使用更小尺寸的過孔了。對于電源或地線的過孔則可以考慮使用較大尺寸，以減小阻抗。2上面討論的兩個公式可以得出，使用較薄的PCB板有利于減小過孔的兩種寄生參數(shù)。3PCB板上的信號走線盡量不換層，也就是說盡量不要使用不必要的過孔。4電源和地的管腳要就近打過孔，過孔和管腳之間的引線越短越好，因為它們會導致電感的增加。同時電源和地的引線要盡可能粗，以減少阻抗5在信號換層的過孔附近放置一些接地的過孔，以便為信號提供最近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地過孔。當然，在設計時還需要靈活多變。前面討論的過孔模型是每層均有焊盤的情況，也有的時候，我們可以將某些層的焊盤減小甚至去掉。特別是在過孔密度非常大的情況下，可能會導致在鋪銅層形成一個隔斷回路的斷槽，解決這樣的問題除了移動過孔的位置，我們還可以考慮將過孔在該鋪銅層的焊盤尺寸減小。附錄 焊盤、線、過孔的間距要求 PAD and VIA： 0.3mm（12mil）PAD and PAD： 0.3mm（12mil）PAD and TRACK： 0.3mm（12mil）TRACK and TRACK： 0.3mm（12mil）密度較高時：PAD and VIA： 0.254mm（10mil）PAD and PAD： 0.254mm（10mil）PAD and TRACK： 0.254mm（10mil）TRACK and TRACK： 0.254mm（10mil）二PCB布線技巧布線是整個PCB設計中最重要的工序。這將直接影響著PCB板的性能好壞。在PCB的設計過程中，布線一般有這么三種境界的劃分：首先是布通，這時PCB設計時的最基本的要求。如果線路都沒布通，搞得到處是飛線，那將是一塊不合格的板子，可以說還沒入門。其次是電器性能的滿足。這是衡量一塊印刷電路板是否合格的標準。這是在布通之后，認真調(diào)整布線，使其能達到最佳的電器性能。接著是美觀。假如你的布線布通了，也沒有什么影響電器性能的地方，但是一眼看過去雜亂無章的，加上五彩繽紛、花花綠綠的，那就算你的電器性能怎么好，在別人眼里還是垃圾一塊。這樣給測試和維修帶來極大的不便。布線要整齊劃一，不能縱橫交錯毫無章法。這些都要在保證電器性能和滿足其他個別要求的情況下實現(xiàn)，否則就是舍本逐末了。布線時主要按以下原則進行：一般情況下，首先應對電源線和地線進行布線，以保證電路板的電氣性能。在條件允許的范圍內(nèi)，盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線電源線信號線，通常信號線寬為：0.20.3mm，最細寬度可達0.050.07mm，電源線一般為1.22.5mm。對數(shù)字電路的 PCB可用寬的地導線組成一個回路, 即構(gòu)成一個地網(wǎng)來使用（模擬電路的地則不能這樣使用）。引腳的鉆孔直徑=引腳直徑+（1030mil）引腳的焊盤直徑=鉆孔直徑+18mil 預先對要求比較嚴格的線（如高頻線）進行布線，輸入端與輸出端的邊線應避免相鄰平行，以免產(chǎn)生反射干擾。必要時應加地線隔離，兩相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產(chǎn)生寄生耦合。 振蕩器外殼接地，時鐘線要盡量短，且不能引得到處都是。時鐘振蕩電路下面、特殊高速邏輯電路部分要加大地的面積，而不應該走其它信號線，以使周圍電場趨近于零； 盡可能采用45的折線布線，不可使用90折線，以減小高頻信號的輻射；（要求高的線還要用雙弧線） 任何信號線都不要形成環(huán)路，如不可避免，環(huán)路應盡量??；信號線的過孔要盡量少； 關(guān)鍵的線盡量短而粗，并在兩邊加上保護地。 通過扁平電纜傳送敏感信號和噪聲場帶信號時，要用“地線-信號-地線”的方式引出。 關(guān)鍵信號應預留測試點，以方便生產(chǎn)和維修檢測用原理圖布線完成后，應對布線進行優(yōu)化；同時，經(jīng)初步網(wǎng)絡檢查和DRC檢查無誤后，對未布線區(qū)域進行地線填充，用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用?；蚴亲龀啥鄬影?，電源，地線各占用一層。有些問題雖然發(fā)生在后期制作中，但卻是PCB設計中帶來的，它們是：過線孔太多，沉銅工藝稍有不慎就會埋下隱患。所以，設計中應盡量減少過線孔。同向并行的線條密度太大，焊接時很容易連成一片。所以，線密度應視焊接工藝的水平來確定。焊點的距離太小，不利于人工焊接，只能以降低工效來解決焊接質(zhì)量。否則將留下隱患。所以，焊點的最小距離的確定應綜合考慮焊接人員的素質(zhì)和工效。焊盤或過線孔尺寸太小，或焊盤尺寸與鉆孔尺寸配合不當。前者對人工鉆孔不利，后者對數(shù)控鉆孔不利。容易將焊盤鉆成“c”形，重則鉆掉焊盤。導線太細，而大面積的未布線區(qū)又沒有設置敷銅，容易造成腐蝕不均勻。即當未布線區(qū)腐蝕完后，細導線很有可能腐蝕過頭，或似斷非斷，或完全斷。所以，設置敷銅的作用不僅僅是增大地線面積和抗干擾。 以上諸多因素都會對電路板的質(zhì)量和將來產(chǎn)品的可靠性大打折扣。附：專家關(guān)于高速線路的布線問題解答1。問：在實際布線中，很多理論是相互沖突的； 1。處理多個模/數(shù)地的接法：理論上是應該相互隔離的，但在實際的小型化、高密度布線中，由于空間的局限或者絕對的隔離會導致小信號模擬地走線過長，很難實現(xiàn)理論的接法。我的做法是：將模/數(shù)功能模塊的地分割成一個完整的孤島，該功能模塊的模/數(shù)地都連接在這一個孤島上。再通過溝道讓孤島和“大”地連接。不知這種做法是否正確？ 2。理論上晶振與CPU的連線應該盡量短，由于結(jié)構(gòu)布局的原因，晶振與CPU的連線比較長、比較細，因此受到了干擾，工作不穩(wěn)定，這時如何從布線解決這個問題？諸如此類的問題還有很多，尤其是高速PCB布線中考慮EMC、EMI問題，有很多沖突，很是頭痛，請問如何解決這些沖突？ 答：1. 基本上, 將模/數(shù)地分割隔離是對的。 要注意的是信號走線盡量不要跨過有分割的 地方(moat), 還有不要讓電源和信號的回流電流路徑(returning current path)變太大。 2. 晶振是模擬的正反饋振蕩電路, 要有穩(wěn)定的振蕩信號, 必須滿足loop gain與phase的規(guī)范, 而這模擬信號的振蕩規(guī)范很容易受到干擾, 即使加ground guard traces可能也無法完全隔離干擾。 而且離的太遠, 地平面上的噪聲也會影響正反饋振蕩電路。 所以, 一定要將晶振和芯片的距離進可能靠近。 3. 確實高速布線與EMI的要求有很多沖突。 但基本原則是因EMI所加的電阻電容或ferrite bead, 不能造成信號的一些電氣特性不符合規(guī)范。 所以, 最好先用安排走線和PCB疊層的技巧來解決或減少EMI的問題, 如高速信號走內(nèi)層。 最后才用電阻電容或ferrite bead的方式, 以降低對信號的傷害。 2。在高速設計中，如何解決信號的完整性問題？差分布線方式是如何實現(xiàn)的？對于只有一個輸出端的時鐘信號線，如何實現(xiàn)差分布線？ 答：信號完整性基本上是阻抗匹配的問題。而影響阻抗匹配的因素有信號源的架構(gòu)和輸出阻抗(output impedance)，走線的特性阻抗，負載端的特性，走線的拓樸(topology)架構(gòu)等。解決的方式是靠端接(termination)與調(diào)整走線的拓樸。 差分對的布線有兩點要注意，一是兩條線的長度要盡量一樣長，另一是兩線的間距(此間距由差分阻抗決定)要一直保持不變，也就是要保持平行。平行的方式有兩種，一為兩條線走在同一走線層(side-by-side)，一為兩條線走在上下相鄰兩層(over-under)。一般以前者side-by-side實現(xiàn)的方式較多。 要用差分布線一定是信號源和接收端也都是差分信號才有意義。所以對只有一個輸出端的時鐘信號是無法使用差分布線的。3。 關(guān)于高速差分信號布線 問：在pcb上靠近平行走高速差分信號線對的時候，在阻抗匹配的情況下，由于兩線的相互耦合，會帶來很多好處。但是有觀點認為這樣會增大信號的衰減，影響傳輸距離。是不是這樣，為什么？我在一些大公司的評估板上看到高速布線有的盡量靠近且平行，而有的卻有意的使兩線距離忽遠忽近，我不懂那一種效果更好。我的信號1GHz以上，阻抗為50歐姆。在用軟件計算時，差分線對也是以50歐姆來計算嗎？還是以100歐姆來算？接收端差分線對之間可否加一匹配電阻？ 答：會使高頻信號能量衰減的原因一是導體本身的電阻特性(conductor loss), 包括集膚效應(skin effect), 另一是介電物質(zhì)的dielectric loss。 這兩種因子在電磁理論分析傳輸線效應(transmission line effect)時, 可看出他們對信號衰減的影響程度。 差分線的耦合是會影響各自的特性阻抗, 變的較小, 根據(jù)分壓原理(voltage divider)這會使信號源送到線上的電壓小一點。 至于, 因耦合而使信號衰減的理論分析我并沒有看過, 所以我無法評論。 對差分對的布線方式應該要適當?shù)目拷移叫小?所謂適當?shù)目拷且驗檫@間距會影響到差分阻抗(differential impedance)的值, 此值是設計差分對的重要參數(shù)。 需要平行也是因為要保持差分阻抗的一致性。 若兩線忽遠忽近, 差分阻抗就會不一致, 就會影響信號完整性(signal integrity)及時間延遲(timing delay)。 差分阻抗的計算是 2(Z11 - Z12), 其中, Z11是走線本身的特性阻抗, Z12是兩條差分線間因為耦合而產(chǎn)生的阻抗, 與線距有關(guān)。 所以, 要設計差分阻抗為100歐姆時, 走線本身的特性阻抗一定要稍大于50歐姆。 至于要大多少, 可用仿真軟件算出來。 4。問：要提高抗干擾性，除了模擬地和數(shù)字地分開只在電源一點連接，加粗地線和電源線外，希望專家給一些好的意見和建議！ 答：除了地要分開隔離外, 也要注意模擬電路部分的電源, 如果跟數(shù)字電路共享電源, 最好要加濾波線路。 另外, 數(shù)字信號和模擬信號不要有交錯, 不要跨過分割地的地方(moat)。5。 關(guān)于高速PCB設計中信號層空白區(qū)域敷銅接地問題 問：在高速PCB設計中，信號層的空白區(qū)域可以敷銅，那么多個信號層的敷銅是都接地好呢， 還是一半接地，一半接電源好呢？ 答：般在空白區(qū)域的敷銅絕大部分情況是接地。 只是在高速信號線旁敷銅時要注意敷銅與信號線的距離， 因為所敷的銅會降低一點走線的特性阻抗。 也要注意不要影響到它層的特 性阻抗， 例如在dual stripline的結(jié)構(gòu)時。 6。 高速信號線的匹配問題 問：在高速板(如p4的主板)layout，為什么要求高速信號線(如cpu數(shù)據(jù)，地址信號線）要匹配? 如果不匹配會帶來什么隱患？其匹配的長度范圍（既信號線的時滯差）是由什么因素決定的，怎樣計算？ 答： 要求走線特性阻抗匹配的主要原因是要避免高速傳輸線效應(transmission line effect)所引起的反射(reflection)影響到信號完整性(signal integrity)和延遲時間(flight time)。也就是說如果不匹配，則信號會被反射影響其質(zhì)量。 所有走線的長度范圍都是根據(jù)時序(timing)的要求所訂出來的。影響信號延遲時間的因素很多，走線長度只是其一。P4要求某些信號線長度要在某個范圍就是根據(jù)該信號所用的傳輸模式(common clock或source synchronous)下算得的timing margin，分配一部分給走線長度的允許誤差。7。問： 在高密度印制板上通過軟件自動產(chǎn)生測試點一般情況下能滿足大批量生產(chǎn)的測試要求嗎?添加測試點會不會影響高速信號的質(zhì)量？ 答：一般軟件自動產(chǎn)生測試點是否滿足測試需求必須看對加測試點的規(guī)范是否符合測試機具的要求。另外，如果走線太密且加測試點的規(guī)范比較嚴，則有可能沒辦法自動對每段線都加上測試點，當然，需要手動補齊所要測試的地方。 至于會不會影響信號質(zhì)量就要看加測試點的方式和信號到底多快而定。基本上外加的測試點(不用線上既有的穿孔(via or DIP pin)當測試點)可能加在線上或是從線上拉一小段線出來。前者相當于是加上一個很小的電容在線上，后者則是多了一段分支。這兩個情況都會對高速信號多多少少會有點影響，影響的程度就跟信號的頻率速度和信號緣變化率(edge rate)有關(guān)。影響大小可透過仿真得知。原則上測試點越小越好(當然還要滿足測試機具的要求)分支越短越好。8。如何選擇PCB板材?如何避免高速數(shù)據(jù)傳輸對周圍模擬小信號的高頻干擾,有沒有一些設計的基本思路? 答：選擇PCB板材必須在滿足設計需求和可量產(chǎn)性及成本中間取得平衡點。設計需求包含電氣和機構(gòu)這兩部分。通常在設計非常高速的PCB板子(大于GHz的頻率)時這材質(zhì)問題會比較重要。例如，現(xiàn)在常用的FR-4材質(zhì)，在幾個GHz的頻率時的介質(zhì)損耗dielectric loss會對信號衰減有很大的影響，可能就不合用。就電氣而言，要注意介電常數(shù)(dielectric constant)和介質(zhì)損在所設計的頻率是否合用。 避免高頻干擾的基本思路是盡量降低高頻信號電磁場的干擾，也就是所謂的串擾(Crosstalk)?？捎美蟾咚傩盘柡湍M信號之間的距離，或加ground guard/shunt traces在模擬信號旁邊。還要注意數(shù)字地對模擬地的噪聲干擾。 9。一個系統(tǒng)往往分成若干個PCB，有電源、接口、主板等，各板之間的地線往往各有互連，導致形成許許多多的環(huán)路，產(chǎn)生諸如低頻環(huán)路噪聲，不知這個問題如何解決？ 答：各個PCB板子相互連接之間的信號或電源在動作時，例如A板子有電源或信號送到B板子，一定會有等量的電流從地層流回到A板子 (此為Kirchoff current law)。這地層上的電流會找阻抗最小的地方流回去。所以，在各個不管是電源或信號相互連接的接口處，分配給地層的管腳數(shù)不能太少，以降低阻抗，這樣可以降低地層上的噪聲。另外，也可以分析整個電流環(huán)路，尤其是電流較大的部分，調(diào)整地層或地線的接法，來控制電流的走法(例如，在某處制造低阻抗，讓大部分的電流從這個地方走)，降低對其它較敏感信號的影響。10。（1）能否提供一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)、公式和方法來估算布線的阻抗。（2）當無法滿足阻抗匹配的要求時，是在信號線的末端加并聯(lián)的匹配電阻好，還是在信號線上加串聯(lián)的匹配電阻好。（3）差分信號線中間可否加地線 答：1.以下提供兩個常被參考的特性阻抗公式： a.微帶線(microstrip) Z=87/sqrt(Er+1.41)ln5.98H/(0.8W+T) 其中，W為線寬，T為走線的銅皮厚度，H為走線到參考平面的距離，Er是PCB板材質(zhì)的介電常數(shù)(dielectric constant)。此公式必須在0.1(W/H)2.0及1(Er)15的情況才能應用。 b.帶狀線(stripline) Z=60/sqrt(Er)ln4H/0.67(T+0.8W) 其中，H為兩參考平面的距離，并且走線位于兩參考平面的中間。此公式必須在W/H0.35及T/H100MHz）高密度PCB設計中的技巧? 答：在設計高速高密度PCB時，串擾(crosstalk interference)確實是要特別注意的，因為它對時序(timing)與信號完整性(signal integrity)有很大的影響。以下提供幾個注意的地方： 1.控制走線特性阻抗的連續(xù)與匹配。 2.走線間距的大小。一般?？吹降拈g距為兩倍線寬?？梢酝高^仿真來知道走線間距對時序及信號完整性的影響，找出可容忍的最小間距。不同芯片信號的結(jié)果可能不同。 3.選擇適當?shù)亩私臃绞健?4.避免上下相鄰兩層的走線方向相同，甚至有走線正好上下重迭在一起，因為這種串擾比同層相鄰走線的情形還大。 5.利用盲埋孔(blind/buried via)來增加走線面積。但是PCB板的制作成本會增加。 在實際執(zhí)行時確實很難達到完全平行與等長，不過還是要盡量做到。除此以外，可以預留差分端接和共模端接，以緩和對時序與信號完整性的影響。16問：模擬電源處的濾波經(jīng)常是用LC電路。但是，我發(fā)現(xiàn)有時LC比RC濾波效果差，為什么，濾波時選用電感，電容值的方法是什么？ 答; LC與RC濾波效果的比較必須考慮所要濾掉的頻帶與電感值的選擇是否恰當。 因為電感的感抗(reactance)大小與電感值和頻率有關(guān)。如果電源的噪聲頻率較低，而電感值又不夠大，這時濾波效果可能不如RC。但是，使用RC濾波要付出的代價是電阻本身會耗能，效率較差，且要注意所選電阻能承受的功率。 電感值的選用除了考慮所想濾掉的噪聲頻率外，還要考慮瞬時電流的反應能力。如果LC的輸出端有可能需要瞬間輸出大電流，則電感值太大會阻礙此大電流流經(jīng)此電感的速度，增加紋波噪聲(ripple noise)。 電容值則和所能容忍的紋波噪聲規(guī)范值的大小有關(guān)。紋波噪聲值要求越小，電容值會較大。而電容的ESR/ESL也會有影響。 另外，如果這LC是放在開關(guān)式電源(switching regulation power)的輸出端時，還要注意此LC所產(chǎn)生的極點零點(pole/zero)對負反饋控制(negative feedback control)回路穩(wěn)定度的影響。 17.問：當一塊PCB板中有多個數(shù)/模功能塊時，常規(guī)做法是要將數(shù)/模地分開，并分別在一點相連。這樣，一塊PCB板上的地將被分割成多塊，而且如何相互連接也大成問題。但有人采用另外一種辦法，即在確保數(shù)/模分開布局，且數(shù)/模信號走線相互不交叉的情況下，整個PCB板地不做分割，數(shù)/模地都連到這個地平面上，這樣做有何道理答 將數(shù)/模地分開的原因是因為數(shù)字電路在高低電位切換時會在電源和地產(chǎn)生噪聲，噪聲的大小跟信號的速度及電流大小有關(guān)。如果地平面上不分割且由數(shù)字區(qū)域電路所產(chǎn)生的噪聲較大而模擬區(qū)域的電路又非常接近，則即使數(shù)模信號不交叉， 模擬的信號依然會被地噪聲干擾。也就是說數(shù)模地不分割的方式只能在模擬電路區(qū)域距產(chǎn)生大噪聲的數(shù)字電路區(qū)域較遠時使用。另外，數(shù)模信號走線不能交叉的要求是因為速度稍快的數(shù)字信號其返回電流路徑(return current path)會盡量沿著走線的下方附近的地流回數(shù)字信號的源頭，若數(shù)模信號走線交叉，則返回電流所產(chǎn)生的噪聲便會出現(xiàn)在模擬電路區(qū)域內(nèi) 18問：線路板設計如果考慮EMC，必定提高不少成本。請問如何盡可能的答道EMC要求，又不致帶太大的成本壓力？謝謝。 答：PCB板上會因EMC而增加的成本通常是因增加地層數(shù)目以增強屏蔽效應及增加了ferrite bead、choke等抑制高頻諧波器件的緣故。除此之外，通常還是需搭配其它機構(gòu)上的屏蔽結(jié)構(gòu)才能使整個系統(tǒng)通過EMC的要求。以下僅就PCB板的設計技巧提供幾個降低電路產(chǎn)生的電磁輻射效應。 1、盡可能選用信號斜率(slew rate)較慢的器件，以降低信號所產(chǎn)生的高頻成分。 2、注意高頻器件擺放的位置，不要太靠近對外的連接器。 3、注意高速信號的阻抗匹配，走線層及其回流電流路徑(return current path)， 以減少高頻的反射與輻射。 4、在各器件的電源管腳放置足夠與適當?shù)娜ヱ詈想娙菀跃徍碗娫磳雍偷貙由系脑肼暋Ｌ貏e注意電容的頻率響應與溫度的特性是否符合設計所需。 5、對外的連接器附近的地可與地層做適當分割，并將連接器的地就近接到chassis ground。 6、可適當運用ground guard/shunt traces在一些特別高速的信號旁。但要注意guard/shunt traces對走線特性阻抗的影響。 7、電源層比地層內(nèi)縮20H，H為電源層與地層之間的距離。 19。問 ： 請問專家GSM手機PCB設計有什么要求和技巧? 答： 手機PCB設計上的挑戰(zhàn)在于兩個地方：一是板面積小，二是有RF的電路。因為可用的板面積有限，而又有數(shù)個不同特性的電路區(qū)域，如RF電路、電源電路、 話音模擬電路、一般的數(shù)字電路等，它們都各有不同的設計需求。 1、首先必須將RF與非RF的電路在板子上做適當?shù)膮^(qū)隔。因為RF的電源、地、及阻抗設計規(guī)范較嚴格。 2、因為板面積小，可能需要用盲埋孔(blind/buried via)以增加走線面積。 3、注意話音模擬電路的走線，不要被其它數(shù)字電路，RF電路等產(chǎn)生串擾現(xiàn)象。 除了拉大走線間距外，也可使用ground guard trace抑制串擾。 4、適當做地層的分割， 尤其模擬電路的地要特別注意，不要被其它電路的地噪聲干擾。 5、注意各電路區(qū)域信號的回流電流路徑(return current path)， 避免增加串擾的可能性。 20：答PCB設計時所要注意的問題隨著應用產(chǎn)品的不同而不同。就象數(shù)字電路與仿真電路要注意的地方不盡相同那樣。以下僅概略的幾個要注意的原則。 1、PCB層疊的決定；包括電源層、地層、走線層的安排，各走線層的走線方向等。這些都會影響信號品質(zhì)，甚至電磁輻射問題。 2、電源和地相關(guān)的走線與過孔(via)要盡量寬，盡量大。 3、不同特性電路的區(qū)域配置。良好的區(qū)域配置對走線的難易，信號質(zhì)量都有相當大的關(guān)系。 4、要配合生產(chǎn)工廠的制造工藝來設定DRC (Design Rule Check)及與測試相關(guān)的設計(如測試點)。其它與電氣相關(guān)所要注意的問題就與電路特性有絕對的關(guān)系，例如，即便都是數(shù)字電路，是否注意走線的特性阻抗就要視該電路的速度與走線長短而定。 21有關(guān)高速PCB設計中的EMC、EMI問題 問：在高速PCB設計時我們使用的軟件都只不過是對設置好的EMC、EMI規(guī)則進行檢查，而設計者應該從那些方面去考慮EMC、EMI的規(guī)則呢怎樣設置規(guī)則呢我使用的是CADENCE公司的軟件。 答：一般EMI/EMC設計時需要同時考慮輻射(radiated)與傳導(conducted)兩個方面. 前者歸屬于頻率較高的部分(30MHz)后者則是較低頻的部分(30MHz). 所以不能只注意高頻而忽略低頻的部分. 一個好的EMI/EMC設計必須一開始布局時就要考慮到器件的位置, PCB迭層的安排, 重要聯(lián)機的走法, 器件的選擇等, 如果這些沒有事前有較佳的安排, 事后解決則會事倍功半, 增加成本. 例如時鐘產(chǎn)生器的位置盡量不要靠近對外的連接器, 高速信號盡量走內(nèi)層并注意特性阻抗匹配與參考層的連續(xù)以減少反射, 器件所推的信號之斜率(slew rate)盡量小以減低高頻成分, 選擇去耦合(decoupling/bypass)電容時注意其頻率響應是否符合需求以降低電源層噪聲. 另外, 注意高頻信號電流之回流路徑使其回路面積盡量小(也就是回路阻抗loop impedance盡量小)以減少輻射. 還可以用分割地層的方式以控制高頻噪聲的范圍. 最后, 適當?shù)倪x擇PCB與外殼的接地點(chassis ground)。 22關(guān)于PCB設計中的阻抗匹配問題 問：在高速PCB設計時為了防止反射就要考慮阻抗匹配，但由于PCB的加工工藝限制了阻抗的連續(xù)性而仿真又仿不到，在原理圖的設計時怎樣來考慮這個問題？另外關(guān)于IBIS模型，不知在那里能提供比較準確的IBIS模型庫。我們從網(wǎng)上下載的庫大多數(shù)都不太準確，很