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PCB設計大神105個經驗總結 在電子產品設計中，PCB布局布線是最重要的一步，PCB布局布線的好壞將直接影響電路的性能。現在，雖然有很多軟件可以實現PCB自動布局布線，但是隨著信號頻率不斷提升，很多時候，工程師需要了解有關PCB布局布線的最基本的原則和技巧，這樣才可以讓自己的設計完美無缺，《PCB（印制電路板）布局布線100問》涵蓋了PCB布局布線的相關基本原理和設計技巧，以問答形式解答了有關PCB布局布線方面的疑難問題，對于PCB設計人員來說是非常難實用讀物，歡迎大家在此基礎上補充內容并完善。 1[問]高頻信號布線時要注意哪些問題？ 答1.信號線的阻抗匹配； 2.與其他信號線的空間隔離； 3.對于數字高頻信號，差分線效果會更好； 2[問] 在布板時，如果線密，過孔就可能要多，當然就會影響板子的電氣性能，請問怎樣提高板子的電氣性能？ 答對于低頻信號，過孔不要緊，高頻信號盡量減少過孔。如果線多可以考慮多層板； 3[問]是不是板子上加的去耦電容越多越好？ 答去耦電容需要在合適的位置加合適的值。例如，在你的模擬器件的供電端口就進加，并且需要用不同的電容值去濾除不同頻率的雜散信號； 4[問]一個好的板子它的標準是什么？ 答布局合理、功率線功率冗余度足夠、高頻阻抗阻抗、低頻走線簡潔. 5[問]通孔和盲孔對信號的差異影響有多大？應用的原則是什么？ 答采用盲孔或埋孔是提高多層板密度、減少層數和板面尺寸的有效方法，并大大減少了鍍覆通孔的數量。但相比較而言，通孔在工藝上好實現，成本較低，所以一般設計中都使用通孔。 6[問]在涉及模擬數字混合系統的時候，有人建議電層分割，地平面采取整片敷銅，也有人建議電地層都分割，不同的地在電源源端點接，但是這樣對信號的回流路徑就遠了，具體應用時應如何選擇合適的方法？ 答如果你有高頻>20MHz信號線，并且長度和數量都比較多，那么需要至少兩層給這個模擬高頻信號。一層信號線、一層大面積地，并且信號線層需要打足夠的過孔到地。這樣的目的是： 1、對于模擬信號，這提供了一個完整的傳輸介質和阻抗匹配； 2、地平面把模擬信號和其他數字信號進行隔離； 3、地回路足夠小，因為你打了很多過孔，地有是一個大平面。 7[問]在電路板中，信號輸入插件在PCB最左邊沿，MCU在靠右邊，那么在布局時是把穩壓電源芯片放置在靠近接插件（電源IC輸出5V經過一段比較長的路徑才到達MCU），還是把電源IC放置到中間偏右（電源IC的輸出5V的線到達MCU就比較短，但輸入電源線就經過比較長一段PCB板）？或是有更好的布局 ？ 答首先你的所謂信號輸入插件是否是模擬器件？如果是是模擬器件，建議你的電源布局應盡量不影響到模擬部分的信號完整性．因此有幾點需要考慮（１）首先你的穩壓電源芯片是否是比較干凈，紋波小的電源．對模擬部分的供電，對電源的要求比較高．（２）模擬部分和你的ＭＣＵ是否是一個電源，在高精度電路的設計中，建議把模擬部分和數字部分的電源分開．（３）對數字部分的供電需要考慮到盡量減小對模擬電路部分的影響． 8[問]在高速信號鏈的應用中，對于多ASIC都存在模擬地和數字地，究竟是采用地分割，還是不分割地？既有準則是什么？哪種效果更好？ 答迄今為止，沒有定論。一般情況下你可以查閱芯片的手冊。ADI所有混合芯片的手冊中都是推薦你一種接地的方案，有些是推薦公地、有些是建議隔離地。這取決于芯片設計。 9[問]何時要考慮線的等長？如果要考慮使用等長線的話，兩根信號線之間的長度之差最大不能超過多少？如何計算？ 答差分線計算思路：如果你傳一個正弦信號，你的長度差等于它傳輸波長的一半是，相位差就是180度，這時兩個信號就完全抵消了。所以這時的長度差是最大值。以此類推，信號線差值一定要小于這個值。 10[問]高速中的蛇形走線，適合在那種情況？有什么缺點沒，比如對于差分走線，又要求兩組信號是正交的。 答蛇形走線，因為應用場合不同而具不同的作用： （1）如果蛇形走線在計算機板中出現，其主要起到一個濾波電感和阻抗匹配的作用，提高電路的抗干擾能力。計算機主機板中的蛇形走線，主要用在一些時鐘信號中，如PCI-Clk,AGPCIK,IDE,DIMM等信號線。 （2）若在一般普通PCB板中，除了具有濾波電感的作用外，還可作為收音機天線的電感線圈等等。如2.4G的對講機中就用作電感。 （3）對一些信號布線長度要求必須嚴格等長，高速數字PCB板的等線長是為了使各信號的延遲差保持在一個范圍內，保證系統在同一周期內讀取的數據的有效性（延遲差超過一個時鐘周期時會錯讀下一周期的數據）。如INTELHUB架構中的HUBLink，一共13根，使用233MHz的頻率，要求必須嚴格等長，以消除時滯造成的隱患，繞線是惟一的解決辦法。一般要求延遲差不超過1/4時鐘周期，單位長度的線延遲差也是固定的，延遲跟線寬、線長、銅厚、板層結構有關，但線過長會增大分布電容和分布電感，使信號質量有所下降。所以時鐘IC引腳一般都接;" 端接，但蛇形走線并非起電感的作用。相反地，電感會使信號中的上升沿中的高次諧波相移，造成信號質量惡化，所以要求蛇形線間距最少是線寬的兩倍。信號的上升時間越小，就越易受分布電容和分布電感的影響。 （4）蛇形走線在某些特殊的電路中起到一個分布參數的LC濾波器的作用。 11[問]在設計PCB時，如何考慮電磁兼容性EMC/EMI，具體需要考慮哪些方面？采取哪些措施？ 答好的EMI/EMC 設計必須一開始布局時就要考慮到器件的位置, PCB 疊層的安排，重要聯機的走法， 器件的選擇等。 例如時鐘產生器的位置盡量不要靠近對外的連接器，高速信號盡量走內層并注意特性阻抗匹配與參考層的連續以減少反射，器件所推的信號之斜率(slew rate)盡量小以減低高頻成分，選擇去耦合(decoupling/bypass)電容時注意其頻率響應是否符合需求以降低電源層噪聲。 另外，注意高頻信號電流之回流路徑使其回路面積盡量小(也就是回路阻抗loop impedance 盡量小)以減少輻射， 還可以用分割地層的方式以控制高頻噪聲的范圍，最后，適當的選擇PCB 與外殼的接地點(chassis ground)。 12[問]請問射頻寬帶電路PCB的傳輸線設計有何需要注意的地方？傳輸線的地孔如何設置比較合適，阻抗匹配是需要自己設計還是要和PCB加工廠家合作？ 答這個問題要考慮很多因素．比如PCB材料的各種參數，根據這些參數最后建立的傳輸線模型，器件的參數等．阻抗匹配一般要根據廠家提供的資料來設計 13[問]在模擬電路和數字電路并存的時候，如一半是FPGA或單片機數字電路部分，另一半是DAC和相關放大器的模擬電路部分。各種電壓值的電源較多，遇到數模雙方電路都要用到的電壓值的電源，是否可以用共同的電源，在布線和磁珠布置上有什么技巧？ 答一般不建議這樣使用．這樣使用會比較復雜，也很難調試． 14[問]您好，請問在進行高速多層PCB設計時，關于電阻電容等器件的封裝的選擇的，主要依據是什么？常用那些封裝，能否舉幾個例子。 答0402是手機常用；0603是一般高速信號的模塊常用；依據是封裝越小寄生參數越小，當然不同廠家的相同封裝在高頻性能上有很大差異。建議你在關鍵的位置使用高頻專用元件。 15[問]一般在設計中雙面板是先走信號線還是先走地線？ 答這個要綜合考慮．在首先考慮布局的情況下，考慮走線． 16[問]在進行高速多層PCB設計時，最應該注意的問題是什么？能否做詳細說明問題的解決方案。 答最應該注意的是你的層的設計，就是信號線、電源線、地、控制線這些你是如何劃分在每個層的。一般的原則是模擬信號和模擬信號地至少要保證單獨的一層。電源也建議用單獨一層。 17[問]請問具體何時用2層板，4層板，6層板在技術上有沒有嚴格的限制？（除去體積原因）是以CPU的頻率為準還是其和外部器件數據交互的頻率為準？ 答采用多層板首先可以提供完整的地平面，另外可以提供更多的信號層，方便走線。對于CPU要去控制外部存儲器件的應用，應以交互的頻率為考慮，如果頻率較高，完整的地平面是一定要保證的，此外信號線最好要保持等長。 18[問]PCB布線對模擬信號傳輸的影響如何分析，如何區分信號傳輸過程中引入的噪聲是布線導致還是運放器件導致。 答這個很難區分，只能通過PCB布線來盡量減低布線引入額外噪聲。 19[問]最近我學習PCB的設計，對高速多層PCB來說，電源線、地線和信號線的線寬設置為多少是合適的，常用設置是怎樣的，能舉例說明嗎？例如工作頻率在300Mhz的時候該怎么設置？ 答300MHz的信號一定要做阻抗仿真計算出線寬和線和地的距離； 電源線需要根據電流的大小決定線寬 地在混合信號PCB時候一般就不用“線”了，而是用整個平面，這樣才能保證回路電阻最小，并且信號線下面有一個完整的平面 20[問]請問怎樣的布局才能達到最好的散熱效果？ 答PCB中熱量的來源主要有三個方面：(1)電子元器件的發熱；(2)P c B本身的發熱；(3)其它部分傳來的熱。在這三個熱源中，元器件的發熱量最大，是主要熱源，其次是PCB板產生的熱，外部傳入的熱量取決于系統的總體熱設計，暫時不做考慮。 那么熱設計的目的是采取適當的措施和方法降低元器件的溫度和PCB板的溫度，使系統在合適的溫度下正常工作。主要是通過減小發熱，和加快散熱來實現。 21[問]可否解釋下線寬和與之匹配的過孔的大小比例關系？ 答這個問題很好，很難說有一個簡單的比例關系，因為他兩的模擬不一樣。一個是面傳輸一個是環狀傳輸。您可以在網上找一個過孔的阻抗計算軟件，然后保持過孔的阻抗和傳輸線的阻抗一致就行。 22[問]在一塊普通的有一MCU控制的PCB電路板中，但沒大電流高速信號等要求不是很高，那么在PCB的四周最外的邊沿是否鋪一層地線把整個電路板包起來會比較好？ 答一般來講，就鋪一個完整的地就可以了。 23[問]1、我知道AD轉換芯片下面要做模擬地和數字地的單點連接，但如果板上有多個AD轉換芯片的情況下怎么處理呢？2、多層電路板中，多路開關（multiplexer）切換模擬量采樣時，需要像AD轉換芯片那樣把模擬部分和數字部分分開嗎？ 答1、幾個ADC盡量放在一起，模擬地數字地在ADC下方單點連接； 2、取決于MUX與ADC的切換速度，一般ADC的速度會高于MUX，所以建議放在ADC下方。當然，保險起見，可以在MUX下方也放一個磁珠的封裝，調試時視具體情況來選擇在哪進行單點連接。 24[問]在常規的網絡電路設計中，有的采用把幾個地連在一起，又這樣的用法嗎？為什么？謝謝！ 答不是很清楚您的問題。對于混合系統肯定會有幾種類型的地，最終是會在一點將其連接一起，這樣做的目的是等電勢。大家需要一個共同的地電平做參考。 25[問]PCB中的模擬部分和數字部分、模擬地和數字地如何有效處理，多謝！ 答模擬電路和數字電路要分開區域放置，使得模擬電路的回流在模擬電路區域，數字的在數字區域內，這樣數字就不會影響到模擬。模擬地和數字地處理的出發點是類似的，不能讓數字信號的回流流到模擬地上去。 26[問]模擬電路和數字電路在PCB板設計時，對地線的設計有哪些不同?需要注意哪些問題？ 答模擬電路對地的主要要求是，完整、回路小、阻抗匹配。數字信號如果低頻沒有特別要求；如果速度高，也需要考慮阻抗匹配和地完整。 27[問]去耦電容一般有兩個，0.1和10的，如果面積比較緊張的情況話，如何放置兩個電容，哪個放置背面好些？ 答要根據具體的應用和針對什么芯片來設計 28[問]請問老師，射頻電路中，經常會出現IQ兩路信號，請問這兩根線的長度是否需要一樣？ 答在射頻電路里盡量使用一樣的 29[問]高頻信號電路的設計與普通電路設計有什么不同嗎？能以走線設計為例簡單說明一下嗎？ 答高頻電路設計要考慮很多參數的影響，在高頻信號下，很多普通電路可以忽略的參數不能忽略，因此可能要考慮到傳輸線效應 。 30[問]高速PCB，布線過程中過孔的避讓如何處理，有什么好的建議？ 答高速PCB，最好少打過孔，通過增加信號層來解決需要增加過孔的需求。 31[問]PCB板設計中電源走線的粗細如何選取？有什么規則嗎? 答可以參考：0.15×線寬(mm)=A,也需要考慮銅厚 32[問]數字電路和模擬電路在同一塊多層板上時，模擬地和數字地要不要排到不同的層上？ 答不需要這樣做，但模擬電路和數字電路要分開放置。 33[問]一般數字信號傳輸時最多幾個過孔比較合適？（120Mhz以下的信號） 答最好不要超過兩個過孔。 34[問]在即有模擬電路又有數字電路的電路中，PCB板設計時如何避免互相干擾問題？ 答模擬電路如果匹配合理輻射很小，一般是被干擾。干擾源來自器件、電源、空間和PCB； 數字電路由于頻率分量很多，所以肯定是干擾源。解決方法一般是，合理器件的布局、電源退偶、PCB分層,如果干擾特點大或者模擬部分非常敏感，可以考慮用屏蔽罩 。 35[問]對于高速線路板，到處都可能存在寄生參數，面對這些寄生參數，我們是精確各種參數然后再來消除，還是采用經驗方法來解決？應該如何平衡這種效率與性能的問題？ 答一般來說要分析寄生參數對于電路性能的影響．如果影響不能忽略，就一定要考慮解決和消除。 36[問]多層板布局時要注意哪些事項？ 答多層板布局時，因為電源和地層在內層，要注意不要有懸浮的地平面或電源平面，另外要確保打到地上的過孔確實連到了地平面上，最后是要為一些重要的信號加一些測試點，方便調試的時候進行測量。 37[問]如何避免高速信號的crosstalk? 答可以讓信號線離的遠一些，避免走平行線，通過鋪地或加保護來起到屏蔽作用，等等。 38[問]請問在多層板設計中經常會用到電源平面，可是在雙層板中需要設計電源平面嗎？ 答很難，因為你各種信號線在雙層布局已經差不多了 39[問]PCB板的厚度對電路有什么影響嗎？一般是如何選取的？ 答厚度在作阻抗匹配時比較重要，PCB廠商會詢問阻抗匹配是在板厚為多少時進行計算的，PCB廠商會根據你的要求進行制作。 40[問]地平面可以使信號最小回路，但是也會和信號線產生寄生電容，這個應該怎么取舍？ 答要看寄生電容對信號是否有不可忽略的影響．如果不可忽略，那就要重新考慮 41[問]LDO輸出當做數字電源還是模擬電源意思是數字跟模擬哪個先接電源輸出好 ？ 答如果想用一個LDO來為數字和模擬提供電源，建議先接模擬電源，模擬電源經過LC濾波后，為數字電源。 42[問]請問應該在模擬Vcc和數字Vcc之間用磁珠，還是應該在模擬地和數字地之間用磁珠呢 ？ 答模擬VCC經過LC濾波后得到數字VCC，模擬地和數字地間用磁珠。 43[問]LVDS等差分信號線如何布線？ 答一般需要注意：所有布線包括周圍的器件擺放、地平面都需要對稱。 44[問]一個好的PCB設計，需要做到自身盡量少的向外發射電磁輻射，還要防止外來的電磁輻射對自身的干擾，請問防止外來的電磁干擾，電路需要采取哪些措施呢？ 答最好的方法是屏蔽，阻止外部干擾進入。電路上，比如有INA時，需要在INA前加RFI濾器濾除RF干擾。 45[問]采用高時鐘頻率的快速集成電路芯片電路，在PCB板設計時如何來解決傳輸線效應的問題？ 答這個快速集成電路芯片是什么芯片？如果是數字芯片，一般不用考慮．如果是模擬芯片，要看傳輸線效應是否大到影響芯片的性能 。 46[問]在一個多層的PCB設計中，是否還需要覆銅呢？如果覆銅的話應該將其連接到哪一層？ 答如果內部有完整的地平面和電源平面，則頂層和底層可以不敷銅。 47[問]在高速多層PCB設計時，進行阻抗仿真一般怎么進行，利用什么軟件？有什么要特別注意的問題嗎？ 答你可以采用Multisim軟件來仿真電阻電容效應。 48[問]有些器件的引腳較細，但是PCB板上走線較粗，連接后會不會造成阻抗不匹配的問題？如果有該如何解決？ 答要看是什么器件．而且器件的阻抗一般在數據手冊上給出，一般和引腳粗細關系不大 49[問]差分線一般都需要等長如果實在在LAYOUT中有困難實現，是否有其他補救措施？ 答可以通過走蛇形線來解決等長的問題，現在大多數的PCB軟件都可以自動走等長線，很方便。 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