高速PCB設(shè)計(jì)規(guī)則總結(jié)及原因分析

1、當(dāng)PCB時(shí)鐘頻率超過(guò)5MHZ或信號(hào)上升時(shí)間小于5ns時(shí)，一般需要采用多層板設(shè)計(jì)。

原因：采用多層板設(shè)計(jì)可以很好地控制信號(hào)電路的面積。

2、對(duì)于多層板，關(guān)鍵布線(xiàn)層（時(shí)鐘線(xiàn)、總線(xiàn)、接口信號(hào)線(xiàn)、射頻線(xiàn)、復(fù)位信號(hào)線(xiàn)、片選信號(hào)線(xiàn)及各種控制信號(hào)線(xiàn)所在層）應(yīng)緊鄰?fù)暾牡仄矫?，最好在兩個(gè)接地平面之間。

原因：關(guān)鍵信號(hào)線(xiàn)一般都是強(qiáng)輻射或者極其敏感的信號(hào)線(xiàn)。 靠近地平面的布線(xiàn)可以減少信號(hào)電路的面積，降低其輻射強(qiáng)度或提高抗干擾能力。

3、對(duì)于單層板，關(guān)鍵信號(hào)線(xiàn)兩面都要包邊。

原因：關(guān)鍵信號(hào)兩側(cè)接地，一方面可以減少信號(hào)環(huán)路面積，另一方面可以防止信號(hào)線(xiàn)與其他信號(hào)線(xiàn)之間的串?dāng)_。

4、對(duì)于雙層板，關(guān)鍵信號(hào)線(xiàn)的投影平面有大面積的鋪地板，或者像單面板一樣包孔。

原因：與靠近地平面的多層板關(guān)鍵信號(hào)相同。

5、多層板中，電源平面相對(duì)其相鄰的接地平面應(yīng)減少5H-20H（H為電源與接地平面之間的距離）。

原因：相對(duì)于其返回地平面縮小電源層可以有效抑制邊緣輻射問(wèn)題。

6、布線(xiàn)層的投影平面應(yīng)在其返回平面層的區(qū)域內(nèi)。

原因：如果布線(xiàn)層不在返回平面層的投影區(qū)域內(nèi)，就會(huì)造成邊緣輻射問(wèn)題，并且增大信號(hào)環(huán)路的面積，從而導(dǎo)致差模輻射增大。

7、多層板中，單板的TOP和BOTTOM層不應(yīng)有大于50MHZ的信號(hào)線(xiàn)。

原因：高頻信號(hào)最好在兩個(gè)平面層之間行走，以抑制其向空間的輻射。

8、板級(jí)工作頻率大于50MHz的板，如果第二層和倒數(shù)第二層是布線(xiàn)層，則TOP和BOOTTOM層應(yīng)鋪接地銅箔。

原因：高頻信號(hào)最好在兩個(gè)平面層之間行走，以抑制其向空間的輻射。

9、多層板中，單板的主工作電源層（應(yīng)用最廣泛的電源層）應(yīng)靠近其地平面。

原因：電源層與接地層相鄰可以有效減小電源電路的環(huán)路面積。

10、在單層板中，必須有一條與電源線(xiàn)相鄰且平行的地線(xiàn)。

原因：減小電源電流環(huán)路面積。

11、雙層板中必須有與電源線(xiàn)相鄰且平行的地線(xiàn)。

原因：減小電源電流環(huán)路面積。

12、分層設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免布線(xiàn)層的相鄰設(shè)置。 如果無(wú)法避免相鄰的布線(xiàn)層，則應(yīng)適當(dāng)增大兩布線(xiàn)層之間的層間距，并減小布線(xiàn)層與其信號(hào)電路之間的層間距。

原因：相鄰布線(xiàn)層并行信號(hào)走線(xiàn)會(huì)引起信號(hào)串?dāng)_。

13、相鄰平面層應(yīng)避免其投影平面重疊。

原因：當(dāng)投影重疊時(shí)，層間耦合電容會(huì)導(dǎo)致層間噪聲耦合。

14、PCB布局設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分遵循沿信號(hào)流向直線(xiàn)布局的設(shè)計(jì)原則，盡量避免來(lái)回循環(huán)。

原因：避免信號(hào)直接耦合，影響信號(hào)質(zhì)量。

15、同一塊PCB上放置多個(gè)模塊電路時(shí)，數(shù)字電路和模擬電路、高速和低速電路應(yīng)分開(kāi)布置。

原因：避免數(shù)字電路、模擬電路、高速電路和低速電路之間的相互干擾。

16、當(dāng)電路板上同時(shí)有高、中、低速電路時(shí)，高速、中速電路應(yīng)遠(yuǎn)離接口。

原因：防止高頻電路噪聲通過(guò)接口向外輻射。

17、儲(chǔ)能和高頻濾波電容應(yīng)放置在電流變化較大的單元電路或器件附近（如電源模塊的輸入輸出端子、風(fēng)扇、繼電器等）。

原因：儲(chǔ)能電容的存在可以減小大電流回路的回路面積。

18、電路板電源輸入端口的濾波電路應(yīng)靠近接口放置。

原因：避免使用已被過(guò)濾的行

19、PCB板上，接口電路的濾波、保護(hù)、隔離器件應(yīng)靠近接口放置。

原因：能有效達(dá)到保護(hù)、濾波、隔離的效果。

20、如果接口處同時(shí)有濾波和保護(hù)電路，則應(yīng)遵循先保護(hù)后濾波的原則。

原因：保護(hù)電路用于外部過(guò)壓、過(guò)流抑制。 如果在濾波電路后面放置保護(hù)電路，則濾波電路會(huì)因過(guò)壓、過(guò)流而損壞。

21、布局應(yīng)保證濾波電路（濾波器）、隔離電路、保護(hù)電路的輸入輸出線(xiàn)互不耦合。

原因：當(dāng)上述電路的輸入和輸出接線(xiàn)相互耦合時(shí)，濾波、隔離或保護(hù)效果會(huì)減弱。

22、如果板上設(shè)計(jì)了“潔凈”接口，則應(yīng)在“潔凈”與工作場(chǎng)所之間的隔離帶上放置過(guò)濾器和隔離裝置。

原因：避免濾波器或隔離器件通過(guò)平面層相互耦合，削弱效果。

23、“潔凈地面”上除過(guò)濾器和防護(hù)裝置外，不得放置其他裝置。

理由：“潔凈”設(shè)計(jì)的目的是保證接口輻射最小，而“潔凈”很容易受到外界干擾的耦合，因此“潔凈”上不應(yīng)該有其他不相關(guān)的電路和器件。

24、 晶體、晶振、繼電器、開(kāi)關(guān)電源等強(qiáng)輻射器件應(yīng)距板卡接口連接器至少1000mil。

原因：干擾會(huì)直接向外輻射或耦合出線(xiàn)電纜上的電流向外輻射。

25、 敏感電路或器件（如復(fù)位電路、WATCHDOG 電路等）距離板子邊緣至少 1000mil，特別是板子接口邊緣。

原因：板卡接口等地方最容易受到外界干擾（如靜電）耦合，而復(fù)位電路、看門(mén)狗電路等敏感電路則極易引起系統(tǒng)誤動(dòng)作。

26、每個(gè)用于IC濾波的濾波電容應(yīng)盡可能靠近芯片的電源引腳放置。

原因：電容距離引腳越近，高頻電路面積越小，輻射也越小。

27、起始端串聯(lián)的匹配電阻應(yīng)靠近其信號(hào)輸出端放置。

原因：串聯(lián)匹配電阻一開(kāi)始的設(shè)計(jì)目的是為了使芯片輸出端的輸出阻抗與串聯(lián)電阻的阻抗之和等于布線(xiàn)的特性阻抗。 匹配電阻放在最后，不能滿(mǎn)足上式。

28、PCB布線(xiàn)不得有直角或銳角布線(xiàn)。

原因：直角布線(xiàn)導(dǎo)致阻抗不連續(xù)，導(dǎo)致信號(hào)傳輸產(chǎn)生振鈴或過(guò)沖，形成較強(qiáng)的EMI輻射。

29、盡量避免相鄰布線(xiàn)層的分層設(shè)置。 如果無(wú)法避免，盡量使兩層走線(xiàn)相互垂直或平行走線(xiàn)長(zhǎng)度小于1000密耳。

原因：減少平行線(xiàn)之間的串?dāng)_。

30、如果板子有內(nèi)部信號(hào)走線(xiàn)層，則時(shí)鐘等關(guān)鍵信號(hào)線(xiàn)走在內(nèi)層（走線(xiàn)層優(yōu)先）。

原因：關(guān)鍵信號(hào)敷設(shè)在內(nèi)部走線(xiàn)層可以屏蔽。

31、建議將地線(xiàn)纏繞在時(shí)鐘線(xiàn)兩側(cè)，每隔3000mil打一次接地過(guò)孔。

原因：保證接地線(xiàn)上各點(diǎn)電位相等。

32、時(shí)鐘、總線(xiàn)、射頻電纜等關(guān)鍵信號(hào)布線(xiàn)：同層其他并行布線(xiàn)應(yīng)滿(mǎn)足3W原則。

原因：避免信號(hào)之間的串?dāng)_。

33、電流≥1A電源用的表貼保險(xiǎn)絲、磁珠、電感、鉭電容的焊盤(pán)應(yīng)通過(guò)至少兩個(gè)過(guò)孔與平面層連接。

原因：過(guò)孔等效阻抗降低。

34、差分信號(hào)線(xiàn)應(yīng)同層、等長(zhǎng)、平行敷設(shè)，阻抗相同，差分線(xiàn)之間不得有其他線(xiàn)路。

原因：保證差分線(xiàn)對(duì)的共模阻抗相等，提高其抗干擾能力。

35、關(guān)鍵信號(hào)走線(xiàn)不得跨越分區(qū)區(qū)域（包括過(guò)孔、焊盤(pán)造成的參考面間隙）。

原因：跨分區(qū)布線(xiàn)會(huì)導(dǎo)致信號(hào)回路面積增大。