PCB厂家讲解PCB的布线原理

PCB厂家讲解PCB的布线原理

1. 一般规则

1.1 PCB上预先划分了数字、模拟和DAA（数据存取布置）信号布线区域。

1.2 数字和模拟元件及相应接线应尽量分开，放置在各自的接线区域。

1.3 高速数字信号接线应尽可能短。

1.4 敏感模拟信号接线应尽可能短。

1.5 合理分配电源和地。

1.6 DGND、AGND 和场分离。

1.7 电源及关键信号接线应采用宽导线。

1.8 数字电路放置在并行总线/串行DTE接口附近，DAA电路放置在电话线接口附近。

2. 元件放置

2.1系统电路原理图：

a) 划分数字、模拟、DAA电路及相关电路；

b) 每个电路中划分数字、模拟和混合数字/模拟元件；

c) 注意各IC芯片的电源和信号管脚的位置。

2.2 PCB板上数字、模拟、DAA电路的布线区域初步划分（一般为2/1/1），数字、模拟元件及其相应布线在各自布线区域内的距离和限制为可能的。

注：当DAA电路占比较大时，其布线区会出现较多控制/状态信号走线，可根据当地规定进行调整，如元件间距、高压抑制、限流等。

2.3 初步划分后，放置Connector和Jack的元件：

a) 连接器和插孔周围预留插件位置；

b) 器件周围应预留电源、地线空间；

c) 插座周围预留相应插件的位置。

2.4 第一名混合器件（如Modem器件、A/D、D/A转换芯片等）：

a) 确定元器件的放置方向，尽量使数字信号和模拟信号引脚面向各自的布线区域；

b) 将元件放置在数字和模拟信号接线区域的交界处。

2.5 放置所有模拟器：

a) 放置模拟电路元件，包括DAA电路；

b) 模拟器相互靠近，放置在包含TXA1、TXA2、RIN、VC、VREF信号走线的PCB一侧；

c) 避免在TXA1、TXA2、RIN、VC、VREF信号线周围放置高噪声元件；

d) 对于串行 DTE 模块，DTE EIA/TIA-232-E串行接口信号的接收器/驱动器应尽可能靠近连接器，并远离高频时钟信号走线，以减少/避免在每条线上添加噪声抑制器件，如扼流线圈和电容器。

2.6 放置数字元件和去耦电容：

a) 数字元件集中放置，减少布线长度；

b) 在IC的电源/地之间放置0.1uF的去耦电容，连接线尽量短，以降低EMI；

c) 对于并行总线模块，组件彼此靠近连接器放置在边缘，以满足应用总线接口标准，例如ISA总线布线长度限制为2.5英寸；

d) 对于串行DTE模块，接口电路靠近连接器；

e) 晶振电路应尽可能靠近其驱动器。

2.7 各区域的地线通常在一点或多点处连接0欧姆电阻或豆。

3.信号接线

3.1调制解调器信号布线中，易产生噪声的信号线和易受干扰的信号线应尽可能远离。 如果不可避免，应采用中性信号线进行隔离。

3.2 数字信号走线应尽量布置在数字信号走线区域；模拟信号接线尽量布置在模拟信号接线区域；（可提前放置隔离布线进行限制，防止布线走出布线区域）数字信号布线与模拟信号布线垂直，以减少交叉耦合。

3.3 使用隔离接线（通常是地）将模拟信号接线限制在模拟信号接线区域。

a) 模拟区隔离地线环绕模拟信号走线区，敷设在PCB板两侧，线宽50-100ml；

b) 数字区隔离地线敷设在PCB板两侧数字信号走线区周围，线宽50-100mil，PCB板一侧敷设200mil。

3.4 并行总线接口信号布线宽度>10mil（一般为12-15mil），如/HCS、/HRD、/HWT、/RESET。

3.5 模拟信号布线宽度>10mil（一般为12-15mil），如MICM、MICV、SPKV、VC、VREF、TXA1、TXA2、RXA、TELIN、TELOUT。

3.6 所有其他信号走线应尽可能宽，走线宽度>5mil（一般为10mil），元件之间的走线应尽可能短（放置元件时应提前考虑）。

3.7 旁路电容到对应IC的走线宽度大于25mil，尽量避免使用过孔。

3.8 经过不同区域的信号线（如典型的低速控制/状态信号）应通过一点（优选）或两点隔离地线。 如果仅在一侧走线，则隔离地线可以走至PCB的另一侧，以跳过信号走线并保持连续。

3.9 高频信号布线应避免90度角弯曲，应采用光滑圆弧或45度角。

3.10 高频信号布线应减少过孔连接的使用。

3.11 所有信号接线应远离晶振电路。

3.12 高频信号布线应采用单根连续布线，避免从一点延伸出多段布线。

3.13 在DAA电路中，穿孔周围（所有层）至少应保留60mil的空间。

3.14 清除接地回路，防止意外电流反馈影响电源。

4.电源

4.1确定电源连接关系。

4.2 在数字信号接线区域，使用10uF电解电容或钽电容与0.1uF陶瓷贴片电容并联，然后连接到电源/地。 在电源入口和 PCB 最远端放置一个，以防止电源尖峰引起的噪声干扰。

4.3 对于双面板，在电路的同一层，两侧用宽度为200mil的电源布线环绕电路。 （另一面也要同样进行数字化处理）

4.4 一般情况下先敷设电源电缆，后敷设信号电缆。

5. 接地

5.1 双面板中，数字、模拟元件（DAA除外）周围及下方未使用的区域填入数字地或模拟区域，每层相同区域连接在一起，不同层相同区域连接在一起。 通过多个过孔连接：Modem DGND 引脚连接数字地区域，AGND 引脚连接模拟地区域； 数字和模拟区域由直线间隙隔开。

5.2 四层板中，数字区和模拟区覆盖数字和模拟元件（DAA除外）； Modem DGND 引脚连接数字地区域，AGND 引脚连接模拟地区域；数字和模拟区域由直线间隙隔开。

5.3 如果设计中需要EMI滤波器，需在接口插座端预留一定的空间，大部分EMI器件（Bead/电容）可放置在该区域； 未使用的区域应填满土地，如有屏蔽壳也应与其连接。

5.4 各功能模块的电源应分开。功能模块可分为：并行总线接口、显示、数字电路（SRAM、EPROM、Modem）和DAA等。各功能模块的电源/地只能连接在电源/地的源点。

5.5 对于串行DTE模块，采用去耦电容来降低电源耦合，对于电话线也可以这样做。

5.6 地线通过点连接。如果可能的话，使用Bead；如果需要抑制EMI，允许在其他地方连接地线。

5.7 所有地线应尽可能宽地敷设，25-50mil。

5.8 所有IC电源/地之间的电容接线应尽可能短，且不得使用过孔。

6.晶振电路

6.1 所有连接晶振输入/输出端子（如XTLI、XTLO）的接线应尽可能短，以减少噪声干扰和分布电容对晶振的影响。XTLO走线尽量短，弯曲角度不小于45度。（因为XTLO连接到上升时间快、电流大的驱动器）

6.2 双面板内无地线层。晶振的电容地线应以尽可能宽的短线连接到器件上最靠近晶振的 DGND 引脚，并尽量减少过孔。

6.3 如有可能，晶体盒应接地。

6.4 在 XTLO 引脚和晶振/电容节点之间连接一个 100 欧姆电阻。

6.5 晶振电容的地直接连接Modem的GND引脚。请勿使用接地区域或接地走线连接电容器和Modem 的GND 引脚。

7. 采用EIA/TIA-232接口的独立Modem设计

7.1 使用金属外壳。 如需使用塑料外壳，应在内部粘贴金属箔或导电材料以降低EMI。

7.2 每根电源线上放置相同型号的Choke。

7.3 元件应放置在一起并靠近EIA/TIA-232 接口的连接器。

7.4 所有EIA/TIA-232 设备均从电源点单独连接到电源/地。 电源/地的来源点应为单板上的电源输入端或稳压芯片的输出端。

7.5 EIA/TIA-232电缆信号地连接到数字地。

对于模拟信号，给出了更多详细信息：

模拟电路的设计对于工程师来说是最麻烦、最致命的部分。 虽然数字电路和大规模集成电路的发展非常迅速，但是模拟电路的设计仍然是不可避免的，有时甚至无法被数字电路取代，比如RF射频电路的设计！ 这里我们将模拟电路设计中应注意的问题总结如下。 有些纯属经验性的，希望大家多多补充批评

(1)为了获得稳定性好的反馈电路，通常需要在反馈环路外使用小电阻或扼流圈，为容性负载提供缓冲。

(2)积分反馈电路通常需要在每个积分电容上串联一个大于10pF的小电阻(约560Ω)。

(3)反馈环路外不要使用有源电路来滤波或控制EMC的RF带宽，而仅使用无源元件(最好是RC电路)。只有当运算放大器的开环增益大于闭环增益时，积分反馈方法才有效。在较高频率下，积分电路无法控制频率响应。

(4)为了获得稳定的线性电路，所有连接必须采用无源滤波器或其他抑制方法(如光电隔离)进行保护。

(5)应使用EMC滤波器，IC相关滤波器应连接至本地0V参考平面。

(6)输入输出滤波器应放置在外部电缆的连接处。由于天线效应，任何没有屏蔽系统的电线连接都应该被过滤。另外，采用数字信号处理或开关方式的转换器的屏蔽系统内部的接线处也需要进行滤波。

(7)模拟IC的电源和地参考引脚需要高质量的射频去耦，这一点与数字IC相同。然而，模拟IC通常需要低频功率去耦，因为模拟元件的功率噪声抑制比(PSRR)在高于1KHz时增加很少。 各运算放大器、比较器、数据转换器的模拟电源接线应采用RC或LC滤波。 电源滤波器的转角频率应补偿器件的PSRR转角频率和斜率，以便在整个工作频率范围内获得所需的PSRR。

(8)对于高速模拟信号，根据连接长度和通信的最高频率，需要采用传输线技术。 即使对于低频信号，采用传输线技术也可以提高其抗干扰性能，但如果传输线匹配不正确就会产生天线效应。

(9)避免使用对电场非常敏感的高阻抗输入或输出。 _) (^$RFSW#$%T

(10)10由于大部分辐射是由共模电压和电流产生的，并且由于环境中的电磁干扰大部分是由共模问题引起的，因此在模拟电路中采用平衡发射和接收（差模）技术将 具有良好的EMC效果，减少串扰。平衡电路（差分电路）驱动器不会使用0V参考系统作为返回电流环路，因此可以避免大电流环路，从而减少RF辐射。

(11)比较器必须具有迟滞（正反馈），以防止由于噪声和干扰而导致错误的输出转换，并防止断点处的振荡。 不要使用比要求更快的比较器（将 dV/dt 保持在尽可能低的要求范围内）。

(12)一些模拟IC对RF场特别敏感，因此常常需要使用安装在PCB上并与PCB的地平面连接的小型金属屏蔽盒来屏蔽此类模拟元件。 应注意保证其散热条件。