PCB设计规范.docx
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PCB设计规范
PCB设计规范
1.设计前的预评估:
PCB的层数,厚度,尺寸,PCB预布局构想,
以及关键信号走线要求,关键器件走线要求等。
2.结构布局规范
布局步骤:
结构设计—抓模块—优化模块—集合模块—优化组合—微调整原件。
符合结构设计及装配要求。
根据结构图设置板框尺寸,按结构要素布置安装孔,接插件等需要定位的器件,并给这些器件赋予不可移动的属性。
按工艺设计规范的要求进行尺寸标注。
根据结构限高图设置印制板的禁止布线区,禁止布局区域,根据某些元件的特殊要求,设置禁止布线区,限高区。
以及考虑通风及散热要求。
符合生产工艺要求;
3.PCB布局要求
3.1通用器件布局要求
数字电路应该根据速率高、中、低速、I/O电路分区布局,如图9所示,避免高速
电路噪声通过接口向外辐射。
高速电路中速电路低速电路接(如大规模(如数字控(如低频模集成电路)口制电路)拟电路)
图9:
分区布局
高速电路和敏感电路应尽量远离PCB边缘。
高速电路和敏感电路之间的布局尽量隔离,以减少高频电路对敏感电路的干扰。
高速总线信号的过冲和振铃会产生比较严重的EMC问题,需要通过SI仿真采取
适当的匹配措施加以抑制。
将PCB分区应为独立的模拟部分和数字部分,如图10所示。
数字电路通过平面对
模拟电路的干扰较强。
IDIDIAIA++模拟电路数字电路++VVDA模拟电路数字电路VVVINDAVIN
AI
I+IADIDID
(a)不正确(b)正确
图10:
数模混合电路分区布局
合适的元器件布局应考虑信号流的走向,弱信号、强信号、数字信号应有序排布。
A/D转换器跨模数分区放置。
应注意A/D的模拟地和数字地的交流压差不能大。
在A/D之下是模拟地和数字地相连的最佳位置之一,如图11所示。
模拟地
没有跨越地间隙
的布线
ADC/DAC
数字地
图11:
数模转换器连接数模分区,源端串阻应尽量放在靠近驱动器件位置;终端端接器件应尽量放在靠近接收器件位
置。
去耦电容的摆放要尽量靠近芯片的电源管脚,如图12所示。
芯片芯片
(a)最佳(b)次之
图12:
去耦电容的摆放位置
信号线以不同电平的平面作为参考平面,如图13,当跨越平面分割区域时,参考平面间的续流电容必须靠近信号的走线区域。
驱动器
跨接电容
2.5V3.3V1.8V
跨接电容接收器
图13:
跨接电容的位置
芯片的保护电路应尽可能靠近被保护的芯片放置,如图14。
应最小化连线的电感
图14:
芯片的保护电路放置,I/O滤波器与变压器应该尽量靠近与其相连的连接器放置,如图15。
外来干扰
ICFilter
InoisenoiseI
干扰其它ICIC
(a)不正确
干扰一进单
板就被滤掉外来干扰
ICFilter
noiseI
IC
(b)正确
图15:
I/O滤波器位置
如果分区的数字电路与模拟电路之间有少量信号线相联系,则应在其分割开的数字
地与模拟地之间搭桥,实现二地的单点连接,桥的位置应在信号线的下方,应保证
所有信号线在跨越二区时都从桥的上面走线,如图16。
数字地模拟地
图16:
模拟地与数字地通过桥连接
如果分区的数字电路与模拟电路之间有很多信号线相联系,且这些信号线很难集中
走线,则数字地与模拟地之间不应进行分割,二地为一个完整的地层。
布线时除了
联接二区的信号线可以跨区外,各区内部的信号线严禁跨区走线。
3.2时钟布局要求
晶振、晶体以及相关电路应尽量布置在PCB的中间,不要靠近I/O接口或板边。
时钟电路要远离敏感器件布局。
时钟源的滤波电路尽可能的靠近振荡器的电源输入引脚,以最大程度减小环路电
流。
晶振去耦电容的摆放要靠近芯片的电源管脚,并且电容的电源线和地线所包围的面
积应最小。
晶体和晶振的布局要注意远离大功率的元器件、散热器等发热的器件。
晶体和晶振要尽量靠近与其相关联的IC器件。
3.3接口器件布局要求
选择具有良好高频隔离性能的隔离变压器。
在PCB布局时不要破坏隔离变压器的
隔离性能,尽可能不要将隔离变压器的初、次级线圈布放在同一个地层上,而是分
别放在二个分割的地上,如图17,用户线通常应接保护地。
非平衡线
共模扼
隔离变流圈
压器
图17:
隔离变压器布局位置
用户线上可采用共模滤波和变压器隔离,共模电感的位置必须放在收、发端接地点
的电路侧。
用户线一般不应浮空,PCB上用户线参考平面接保护地。
外接电源端口的一些差模和共模滤波器件在PCB板上布局时要尽量靠近电源端口,
以减小外部电源噪声耦合进板内的机会,同时也可减小PCB板内耦合出板外的噪
声。
图18中L1\C1\C2\C3\C4为电源入口的差模滤波器件,L2为电源入口的共模
滤波器件,这些器件均应靠近电源入口放置。
图18:
电源的共模/差模滤波器件
网口、电话口等端口信号线上的所加的一些抑制共模噪声的共模电感在布局时要尽
量靠近端口放置,以减小板内噪声通过端口线缆传导和辐射出去,同时也可减小外
部噪声通过端口线缆耦合进板内,如图19所示。
图19:
外接端口共模电感布局
一些直流电源端口电源和地信号上串加的高频磁珠尽量靠近端口放置,见图20。
图20:
直流电源端口部分磁珠布局
一些噪声较大的器件及电路(如晶振、时钟驱动、高速处理器、一些高速数字电路
等)要尽量远离外接端口放置,以减小这些器件及电路产生的噪声通过平面和空间
耦合进端口,再通过端口外接线缆传导和辐射出去。
端口部分的滤波器件要按照信号流向来布局,输入和滤波后的输出要尽量远离,以
防止输入信号噪声耦合进输出信号。
各个端口之间的布局尽量不要互相交错,以防止端口之间的互相干扰。
3.4电源器件布局要求
电源部分的布局要按照电源电流的流向来布局,电源输入输出要分开,电源布局采
用直线方式布局,尽量不采用迂回布局,以防止电源前后互相干扰。
无论是差模滤波电路还是共模滤波电路,电容和电感上的引线要尽量加宽。
在满足热设计的前提下,电源部分布局要紧凑,紧凑的布局可减小连线长度,减小
连线上分布参数带来的不利影响,同时布局紧凑可减小电源环路面积。
电源的输入滤波器布局时尽量靠近电源入口处,如图21所示。
滤波电路
IC3IC2IC1
图21:
电源的输入滤波布局
电源滤波器的输入及输出端在布局时要尽量远离,避免噪声从输入端耦合进输出
端。
电源部分的布局要尽量远离不相关的强干扰电路及器件,以防止外部噪声耦合进电
源造成电源的波动。
电源的去耦钽电容,应靠近电压调整模块的输出地位置。
雷击浪涌保护器件应该尽可能靠近与其相连的连接器放置,如图22。
应最小化连线的电感
图22:
雷击浪涌保护器件放置
电源的布局要尽量靠近被供电器件,以缩短电源传输路径,减小电源传输路径上分
布参数带来的不利影响。
供电LDO尽量靠近被供电器件,对于那些输出为低电压的LDO要特别注意。
电源的布局要有利于形成小的电源环路和滤波环路,以减小这些环路对外部的干
扰,同时这些小的环路也可减小外部噪声对电源的干扰。
图23:
电源的电流环路
4.PCB布线要求
4.1通用布线设计要求
高速信号线要尽量远离外部接口。
高速信号走线要尽量远离晶振和时钟芯片。
在信号层铺铜时,铺铜与信号线之间的间距应大于3H(H为信号线离参考平面的
高度),如图24所示。
Trace
H
3H
图24:
走线与铜皮间距
边延触发的中断和复位信号上的测试点不应分叉,如图29所示。
高速串行总线(如SERDES等GHz以上信号)、百兆/千兆以太网线上的测试点不
应分叉,如图25。
分叉测试点DrvRevTrace1
Stub
图25:
关键和高速信号线上不允许出现分叉测试点,高速信号线不能跨越地平面沟槽布线(如图26),以防产生高阻抗回流路径,增加
共模和差模辐射。
图26:
高速信号线不允许跨越平面沟槽
高速信号布线时要尽量保持良好的回流路径,可通过在高速信号换层过孔旁添加地
过孔/旁路电容等措施改善信号回流。
关键信号尽量不要选择电源平面作为回流平面。
关键信号不能跨越平面沟槽;检查器件管脚和过孔的安全避让,尽量不要有因为过
孔密集而破坏平面完整,如图27所示。
图27:
密集过孔导致平面断裂(左)过孔安全间距过大(右),没有平面隔离的间距很小的相邻信号层走线必须遵循垂直走线的原则,否则会造成
线间串扰。
严格控制高速信号和敏感信号路径上的stub,如图28。
图28:
走线Stub
在电路板的所有层中,数字信号只能在电路板的数字部分布线。
在电路板的所有层中,模拟信号只能在电路板的模拟部分布线。
PCB的边缘尽量不要有走线,高速信号线和敏感的信号线应该远离PCB板的边缘。
靠近面板等易受ESD影响的区域,尽量在内层走线。
4.2时钟电路的布线
在时钟电路附近或者通过时钟区域处、时钟晶体附近或下面尽量不要布其它高速信
号线。
如图29所示,避免信号间产生容性和感性耦合。
图29:
禁止在时钟下方布其它信号线
时钟信号和其它信号的间距应尽量加大。
时钟信号尽量走内层,并以地层为参考平面。
时钟信号上不允许有分叉的测试点。
晶振与晶体的表层应铺地网络铜皮,在该地网络铜皮上应多打地过孔与地平面相
连。
对于顶层和底层时钟线,应避免1/4波长的走线。
时钟线应尽量保持良好的回流路径。
可通过在时钟信号换层过孔旁放置地过孔\电
容等措施去改善时钟信号的回流。
去耦电容地过孔
图30:
时钟线换层的处理
时钟信号等高速信号网络,在多层PCB走线时如果产生了图31所示的闭环和图
32所示的开环,这样的闭环和开环都会产生天线效应,从而增加EMI的辐射强度,
在设计中都要注意避免。
图31:
闭环图32:
开环
4.3接口电路的布线
端口滤波器件到端口之间的连线要尽量短,如图33所示。
图33:
滤波器件与端口之间的连线
端口部分的信号线尽量布在内层,以防止空间噪声耦合到端口信号线上,再通过端
口外接线缆传导和辐射出去。
各个端口之间信号线在布线时不要互相交错,以防止端口之间噪声的互相干扰。
滤波器件(电路)输入和输出信号不要交错在一起,图34中输入输出互相交错的
情况应该避免,以防止输入信号的噪声干扰输出信号。
图34:
输入输出信号相交错
与端口不相关的高压、大电流和高速数字信号要远离端口布线,以减小这些信号产
生的噪声通过平面和空间耦合进端口。
PCB上的用户线尽量远离高速线或时钟线,严禁与相邻的高速线或时钟线长距离
平行走线。
4.4电源的布线要求
对于电源的功率部分布线要尽量粗短(如图35中红线部分),可以用敷铜替代布线,以减小布线上分布参数带来的不利影响。
图35:
电源功率部分走线
电源部分布线时要尽量减小高电压大电流回路特别是续流二极管、续流MOS管的电压跳变端所包围的环流面积;要尽量保持电源电路中一些易产生高次谐波的整流、功率开
关等器件滤波、吸收回路的最小化,如图36。
图36:
滤波/吸收的环流面积
如图37所示的电源滤波器,L1、L2、Cx(Cx1、Cx2)用来抑制差模噪声,L、Cy(Cy
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- PCB 设计规范
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