PCB廠家講解PCB的布線原理

1. 一般規(guī)則

1.1 PCB上預(yù)先劃分了數(shù)字、模擬和DAA（數(shù)據(jù)存取布置）信號布線區(qū)域。

1.2 數(shù)字和模擬元件及相應(yīng)接線應(yīng)盡量分開，放置在各自的接線區(qū)域。

1.3 高速數(shù)字信號接線應(yīng)盡可能短。

1.4 敏感模擬信號接線應(yīng)盡可能短。

1.5 合理分配電源和地。

1.6 DGND、AGND 和場分離。

1.7 電源及關(guān)鍵信號接線應(yīng)采用寬導(dǎo)線。

1.8 數(shù)字電路放置在并行總線/串行DTE接口附近，DAA電路放置在電話線接口附近。

2. 元件放置

2.1系統(tǒng)電路原理圖：

a) 劃分?jǐn)?shù)字、模擬、DAA電路及相關(guān)電路；

b) 每個(gè)電路中劃分?jǐn)?shù)字、模擬和混合數(shù)字/模擬元件；

c) 注意各IC芯片的電源和信號管腳的位置。

2.2 PCB板上數(shù)字、模擬、DAA電路的布線區(qū)域初步劃分（一般為2/1/1），數(shù)字、模擬元件及其相應(yīng)布線在各自布線區(qū)域內(nèi)的距離和限制為可能的。

注：當(dāng)DAA電路占比較大時(shí)，其布線區(qū)會(huì)出現(xiàn)較多控制/狀態(tài)信號走線，可根據(jù)當(dāng)?shù)匾?guī)定進(jìn)行調(diào)整，如元件間距、高壓抑制、限流等。

2.3 初步劃分后，放置Connector和Jack的元件：

a) 連接器和插孔周圍預(yù)留插件位置；

b) 器件周圍應(yīng)預(yù)留電源、地線空間；

c) 插座周圍預(yù)留相應(yīng)插件的位置。

2.4 第一名混合器件（如Modem器件、A/D、D/A轉(zhuǎn)換芯片等）：

a) 確定元器件的放置方向，盡量使數(shù)字信號和模擬信號引腳面向各自的布線區(qū)域；

b) 將元件放置在數(shù)字和模擬信號接線區(qū)域的交界處。

2.5 放置所有模擬器：

a) 放置模擬電路元件，包括DAA電路；

b) 模擬器相互靠近，放置在包含TXA1、TXA2、RIN、VC、VREF信號走線的PCB一側(cè)；

c) 避免在TXA1、TXA2、RIN、VC、VREF信號線周圍放置高噪聲元件；

d) 對于串行 DTE 模塊，DTE EIA/TIA-232-E串行接口信號的接收器/驅(qū)動(dòng)器應(yīng)盡可能靠近連接器，并遠(yuǎn)離高頻時(shí)鐘信號走線，以減少/避免在每條線上添加噪聲抑制器件，如扼流線圈和電容器。

2.6 放置數(shù)字元件和去耦電容：

a) 數(shù)字元件集中放置，減少布線長度；

b) 在IC的電源/地之間放置0.1uF的去耦電容，連接線盡量短，以降低EMI；

c) 對于并行總線模塊，組件彼此靠近連接器放置在邊緣，以滿足應(yīng)用總線接口標(biāo)準(zhǔn)，例如ISA總線布線長度限制為2.5英寸；

d) 對于串行DTE模塊，接口電路靠近連接器；

e) 晶振電路應(yīng)盡可能靠近其驅(qū)動(dòng)器。

2.7 各區(qū)域的地線通常在一點(diǎn)或多點(diǎn)處連接0歐姆電阻或豆。

3.信號接線

3.1調(diào)制解調(diào)器信號布線中，易產(chǎn)生噪聲的信號線和易受干擾的信號線應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離。 如果不可避免，應(yīng)采用中性信號線進(jìn)行隔離。

3.2 數(shù)字信號走線應(yīng)盡量布置在數(shù)字信號走線區(qū)域；模擬信號接線盡量布置在模擬信號接線區(qū)域；（可提前放置隔離布線進(jìn)行限制，防止布線走出布線區(qū)域）數(shù)字信號布線與模擬信號布線垂直，以減少交叉耦合。

3.3 使用隔離接線（通常是地）將模擬信號接線限制在模擬信號接線區(qū)域。

a) 模擬區(qū)隔離地線環(huán)繞模擬信號走線區(qū)，敷設(shè)在PCB板兩側(cè)，線寬50-100ml；

b) 數(shù)字區(qū)隔離地線敷設(shè)在PCB板兩側(cè)數(shù)字信號走線區(qū)周圍，線寬50-100mil，PCB板一側(cè)敷設(shè)200mil。

3.4 并行總線接口信號布線寬度>10mil（一般為12-15mil），如/HCS、/HRD、/HWT、/RESET。

3.5 模擬信號布線寬度>10mil（一般為12-15mil），如MICM、MICV、SPKV、VC、VREF、TXA1、TXA2、RXA、TELIN、TELOUT。

3.6 所有其他信號走線應(yīng)盡可能寬，走線寬度>5mil（一般為10mil），元件之間的走線應(yīng)盡可能短（放置元件時(shí)應(yīng)提前考慮）。

3.7 旁路電容到對應(yīng)IC的走線寬度大于25mil，盡量避免使用過孔。

3.8 經(jīng)過不同區(qū)域的信號線（如典型的低速控制/狀態(tài)信號）應(yīng)通過一點(diǎn)（優(yōu)選）或兩點(diǎn)隔離地線。 如果僅在一側(cè)走線，則隔離地線可以走至PCB的另一側(cè)，以跳過信號走線并保持連續(xù)。

3.9 高頻信號布線應(yīng)避免90度角彎曲，應(yīng)采用光滑圓弧或45度角。

3.10 高頻信號布線應(yīng)減少過孔連接的使用。

3.11 所有信號接線應(yīng)遠(yuǎn)離晶振電路。

3.12 高頻信號布線應(yīng)采用單根連續(xù)布線，避免從一點(diǎn)延伸出多段布線。

3.13 在DAA電路中，穿孔周圍（所有層）至少應(yīng)保留60mil的空間。

3.14 清除接地回路，防止意外電流反饋影響電源。

4.電源

4.1確定電源連接關(guān)系。

4.2 在數(shù)字信號接線區(qū)域，使用10uF電解電容或鉭電容與0.1uF陶瓷貼片電容并聯(lián)，然后連接到電源/地。 在電源入口和 PCB 最遠(yuǎn)端放置一個(gè)，以防止電源尖峰引起的噪聲干擾。

4.3 對于雙面板，在電路的同一層，兩側(cè)用寬度為200mil的電源布線環(huán)繞電路。 （另一面也要同樣進(jìn)行數(shù)字化處理）

4.4 一般情況下先敷設(shè)電源電纜，后敷設(shè)信號電纜。

5. 接地

5.1 雙面板中，數(shù)字、模擬元件（DAA除外）周圍及下方未使用的區(qū)域填入數(shù)字地或模擬區(qū)域，每層相同區(qū)域連接在一起，不同層相同區(qū)域連接在一起。 通過多個(gè)過孔連接：Modem DGND 引腳連接數(shù)字地區(qū)域，AGND 引腳連接模擬地區(qū)域； 數(shù)字和模擬區(qū)域由直線間隙隔開。

5.2 四層板中，數(shù)字區(qū)和模擬區(qū)覆蓋數(shù)字和模擬元件（DAA除外）； Modem DGND 引腳連接數(shù)字地區(qū)域，AGND 引腳連接模擬地區(qū)域；數(shù)字和模擬區(qū)域由直線間隙隔開。

5.3 如果設(shè)計(jì)中需要EMI濾波器，需在接口插座端預(yù)留一定的空間，大部分EMI器件（Bead/電容）可放置在該區(qū)域； 未使用的區(qū)域應(yīng)填滿土地，如有屏蔽殼也應(yīng)與其連接。

5.4 各功能模塊的電源應(yīng)分開。功能模塊可分為：并行總線接口、顯示、數(shù)字電路（SRAM、EPROM、Modem）和DAA等。各功能模塊的電源/地只能連接在電源/地的源點(diǎn)。

5.5 對于串行DTE模塊，采用去耦電容來降低電源耦合，對于電話線也可以這樣做。

5.6 地線通過點(diǎn)連接。如果可能的話，使用Bead；如果需要抑制EMI，允許在其他地方連接地線。

5.7 所有地線應(yīng)盡可能寬地敷設(shè)，25-50mil。

5.8 所有IC電源/地之間的電容接線應(yīng)盡可能短，且不得使用過孔。

6.晶振電路

6.1 所有連接晶振輸入/輸出端子（如XTLI、XTLO）的接線應(yīng)盡可能短，以減少噪聲干擾和分布電容對晶振的影響。XTLO走線盡量短，彎曲角度不小于45度。（因?yàn)閄TLO連接到上升時(shí)間快、電流大的驅(qū)動(dòng)器）

6.2 雙面板內(nèi)無地線層。晶振的電容地線應(yīng)以盡可能寬的短線連接到器件上最靠近晶振的 DGND 引腳，并盡量減少過孔。

6.3 如有可能，晶體盒應(yīng)接地。

6.4 在 XTLO 引腳和晶振/電容節(jié)點(diǎn)之間連接一個(gè) 100 歐姆電阻。

6.5 晶振電容的地直接連接Modem的GND引腳。請勿使用接地區(qū)域或接地走線連接電容器和Modem 的GND 引腳。

7. 采用EIA/TIA-232接口的獨(dú)立Modem設(shè)計(jì)

7.1 使用金屬外殼。 如需使用塑料外殼，應(yīng)在內(nèi)部粘貼金屬箔或?qū)щ姴牧弦越档虴MI。

7.2 每根電源線上放置相同型號的Choke。

7.3 元件應(yīng)放置在一起并靠近EIA/TIA-232 接口的連接器。

7.4 所有EIA/TIA-232 設(shè)備均從電源點(diǎn)單獨(dú)連接到電源/地。 電源/地的來源點(diǎn)應(yīng)為單板上的電源輸入端或穩(wěn)壓芯片的輸出端。

7.5 EIA/TIA-232電纜信號地連接到數(shù)字地。

對于模擬信號，給出了更多詳細(xì)信息：

模擬電路的設(shè)計(jì)對于工程師來說是最麻煩、最致命的部分。 雖然數(shù)字電路和大規(guī)模集成電路的發(fā)展非常迅速，但是模擬電路的設(shè)計(jì)仍然是不可避免的，有時(shí)甚至無法被數(shù)字電路取代，比如RF射頻電路的設(shè)計(jì)！ 這里我們將模擬電路設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題總結(jié)如下。 有些純屬經(jīng)驗(yàn)性的，希望大家多多補(bǔ)充批評

(1)為了獲得穩(wěn)定性好的反饋電路，通常需要在反饋環(huán)路外使用小電阻或扼流圈，為容性負(fù)載提供緩沖。

(2)積分反饋電路通常需要在每個(gè)積分電容上串聯(lián)一個(gè)大于10pF的小電阻(約560Ω)。

(3)反饋環(huán)路外不要使用有源電路來濾波或控制EMC的RF帶寬，而僅使用無源元件(最好是RC電路)。只有當(dāng)運(yùn)算放大器的開環(huán)增益大于閉環(huán)增益時(shí)，積分反饋方法才有效。在較高頻率下，積分電路無法控制頻率響應(yīng)。

(4)為了獲得穩(wěn)定的線性電路，所有連接必須采用無源濾波器或其他抑制方法(如光電隔離)進(jìn)行保護(hù)。

(5)應(yīng)使用EMC濾波器，IC相關(guān)濾波器應(yīng)連接至本地0V參考平面。

(6)輸入輸出濾波器應(yīng)放置在外部電纜的連接處。由于天線效應(yīng)，任何沒有屏蔽系統(tǒng)的電線連接都應(yīng)該被過濾。另外，采用數(shù)字信號處理或開關(guān)方式的轉(zhuǎn)換器的屏蔽系統(tǒng)內(nèi)部的接線處也需要進(jìn)行濾波。

(7)模擬IC的電源和地參考引腳需要高質(zhì)量的射頻去耦，這一點(diǎn)與數(shù)字IC相同。然而，模擬IC通常需要低頻功率去耦，因?yàn)槟M元件的功率噪聲抑制比(PSRR)在高于1KHz時(shí)增加很少。 各運(yùn)算放大器、比較器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的模擬電源接線應(yīng)采用RC或LC濾波。 電源濾波器的轉(zhuǎn)角頻率應(yīng)補(bǔ)償器件的PSRR轉(zhuǎn)角頻率和斜率，以便在整個(gè)工作頻率范圍內(nèi)獲得所需的PSRR。

(8)對于高速模擬信號，根據(jù)連接長度和通信的最高頻率，需要采用傳輸線技術(shù)。 即使對于低頻信號，采用傳輸線技術(shù)也可以提高其抗干擾性能，但如果傳輸線匹配不正確就會(huì)產(chǎn)生天線效應(yīng)。

(9)避免使用對電場非常敏感的高阻抗輸入或輸出。 _) (^$RFSW#$%T

(10)10由于大部分輻射是由共模電壓和電流產(chǎn)生的，并且由于環(huán)境中的電磁干擾大部分是由共模問題引起的，因此在模擬電路中采用平衡發(fā)射和接收（差模）技術(shù)將 具有良好的EMC效果，減少串?dāng)_。平衡電路（差分電路）驅(qū)動(dòng)器不會(huì)使用0V參考系統(tǒng)作為返回電流環(huán)路，因此可以避免大電流環(huán)路，從而減少RF輻射。

(11)比較器必須具有遲滯（正反饋），以防止由于噪聲和干擾而導(dǎo)致錯(cuò)誤的輸出轉(zhuǎn)換，并防止斷點(diǎn)處的振蕩。 不要使用比要求更快的比較器（將 dV/dt 保持在盡可能低的要求范圍內(nèi)）。

(12)一些模擬IC對RF場特別敏感，因此常常需要使用安裝在PCB上并與PCB的地平面連接的小型金屬屏蔽盒來屏蔽此類模擬元件。 應(yīng)注意保證其散熱條件。