高速PCB信号线的布线基本原则

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高速PCB信号线的布线基本原则

在高速PCB设计过程中，特殊元件是指高频部分的关键部件，电路中的核心部件，易受干扰的元件，高压元件，热量大的元件，以及一些元件。对于异性组件，需要仔细分析这些特殊组件的位置，以使布局符合电路功能和生产要求的要求。它们的不正确放置会产生电路兼容性问题，信号完整性问题，并导致PCB设计失败。时钟等关键的高速信号线，走线需要进行屏蔽处理，如果没有屏蔽或只屏蔽了部分，都会造成EMI的泄漏。建议屏蔽线，每1000mil，打孔接地。
（1）合理选择层数：pcb设计尽可能缩短高频元件之间的连接，尽量减少其分布参数和相互的电磁干扰。易受干扰的元件不应太靠近，输入和输出应尽可能远。这也是降低干扰的有效手段。合理选择层数，可以大幅度地降低PCB尺寸，充分利用中间层来设置屏蔽，更好地实现就近接地，有效地降低寄生电感，有效地缩短信号的传输长度，大幅度地降低信号间的交叉干扰等。所有这些都有利于高频电路的可靠工作。有资料显示，同种材料的4层板要比双面板的噪声低20dB，但是板层数越高，制造工艺越复杂，成本也越高。
（2）高速电路器件管脚间的引线弯折越少越好。高速电路布线的引线最好采用全直线，需要弯折，可用45°折线或圆弧线，这样可以减少高频信号对外的发射和相互间的耦合。
（3）高速电路器件管脚间的引线越短越好：满足布线最短的最有效手段是在自动布线前对重点高速网络进行布线预约。
（4）引线层间的交替越少越好：所谓减少引线的层间交叠，是指减少元器件连接过程中所用的过孔。一个过孔可带来约0.5pF的分布电容，减少过孔数能显著提高速度。
（5）注意平行交叉干扰：若无法避免平行分布，可在平行信号线的反面布置大面积的地线，从而大幅度地降低干扰。同层内平行布线几乎无法避免，但是在相邻的两个层的布线方向务必取为相互垂直，在高频电路布线中最好在相邻层分别进行水平和竖直布线。在无法避免同层内平行布线时，可以在PCB反面大面积敷设地线来降低干扰。这是针对常用的双面板而言的，在使用多层板时可利用中间的电源适配器层来实现这一功能。经过覆铜的PCB，除能提高高频抗干扰能力以外，还对散热、提高PCB强度等有很大好处。另外，若在金属机箱上的PCB固定处加上镀锡栅条，则不仅可以提高固定强度、保障接触良好，还可利用金属机箱构成合适的公共线。
（6）底线包围：对特别重要的信号线或局部单元实施地线包围的措施。对时钟等单元局部进行包地处理对高速系统也将非常有益。
（7）走线避免成环：各类信号布线不能形成环路，也不能形成电流环路。
（8）每个集成电路块的附近应设置1个高频去耦电容。
（9）对于可调节元件的布局，如电位器，可调电感器，可变电容器，微动开关等，应考虑整个扳手的结构要求。当结构允许时，应使用一些常用的开关。将它放在一个容易到达的地方。组件的布局是平衡的，密度是密集的，并且它不是头重脚轻的。
2．地线设计
在电子设备中,接地是控制干扰的重要方法。如果能将接地和屏蔽正确结合起来使用，可解决大部分的干扰问题。在电子设备中，地线结构大致有系统地、机壳地（屏蔽地）、数字地（逻辑地）和模拟地等。PCB地线设计中需注意的几个问题。
1）正确选择单点接地与多点接地　在低频电路中，信号的工作频率通常小于1MHz，布线和元器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用一点接地方式。当信号工作频率大于10MHz时，地线阻抗将变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采用就近多点接地方式。当工作频率在1～10MHz时，如果采用一点接地方式，其地线长度不应超过波长的1/20，否则应采用多点接地方式。
2）将数字电路与模拟电路分开　当PCB上既有高速逻辑电路，又有线性电路时，应使它们尽量分开，两者的地线不要相混，并且分别与电源适配器端地线相连。要尽量加大线性电路的接地面积。
3）尽量加粗接地线　若接地线很细，接地电位将随电流的变化而变化，导致电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏。因此，应尽量将接地线加粗，使它能通过3倍于PCB的允许电流。若有可能，接地线的宽度应大于3mm。
4）将接地线构成闭环路　某些元件或导线可能具有较高的电位差，应增加其距离以避免放电引起的意外短路。高压元件应放置在无法用手触及的地方。设计仅由数字电路组成的PCB的地线系统时，应将地线设计成闭环路，这样可以明显地提高抗噪声能力。其原因在于，PCB上有很多集成电路元器件，尤其遇有耗电多的元器件时，因受地线粗细的限制，会在地线上产生较大的电位差，从而引起抗噪声能力下降。若将地线构成环路，则会缩小电位差，从而提高电子设备的抗噪声能力。
5）按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。
6）放置器件时要考虑以后的焊接，不要太密集。
产品的成功在于注重内在质量。第二是考虑整体美学，这两者都是更完美的板，成为一个成功的产品。质量主要归功于电路板生产的材料和制造工艺，整体美学必须依赖于PCB设计工程师的原理图设计的美学。

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| 发布时间：2019.07.20 来源：电源适配器厂家

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