【干貨】高速PCB設(shè)計(jì)的一些規(guī)則及原因分析

板兒妹0517

隨著當(dāng)前電子產(chǎn)品的信號速率不斷提高，“高速信號”在 PCB 設(shè)計(jì)中已經(jīng)非常常見。因此，不管是PCB設(shè)計(jì)初學(xué)者，還是PCB設(shè)計(jì)從業(yè)者，“高速PCB設(shè)計(jì)”都是大家必須要掌握的設(shè)計(jì)技能，這其中包括PCB設(shè)計(jì)理論及設(shè)計(jì)規(guī)范與規(guī)則。

一些高速PCB設(shè)計(jì)的規(guī)則分析
1、PCB布局設(shè)計(jì)時，應(yīng)充分遵守沿信號流向直線放臵的設(shè)計(jì)原則，盡量避免來回環(huán)繞。
原因分析：避免信號直接耦合，影響信號質(zhì)量。
2、PCB時鐘頻率超過5MHZ 或信號上升時間小于5ns，一般需要使用多層板設(shè)計(jì)。
原因分析：這是PCB設(shè)計(jì)中的“55原則”。采用多層板設(shè)計(jì)信號回路面積能夠得到很好的控制。
3、多層板中，單板TOP、BOTTOM 層盡量無大于50MHZ 的信號線。
原因分析：最好將高頻信號走在兩個平面層之間，以抑制其對空間的輻射。
4、在PCB板上，接口電路的濾波、防護(hù)以及隔離器件應(yīng)該靠近接口放置。
原因分析：可以有效的實(shí)現(xiàn)防護(hù)、濾波和隔離的效果。
5、如果接口處既有濾波又有防護(hù)電路，應(yīng)該遵從先防護(hù)后濾波的原則。
原因分析：防護(hù)電路用來進(jìn)行外來過壓和過流抑制，如果將防護(hù)電路放臵在濾波電路之后，濾波電路會被過壓和過流損壞。
6、布局時要保證濾波電路（濾波器）、隔離以及防護(hù)電路的輸入輸出線不要相互耦合。
原因分析：上述電路的輸入輸出走線相互耦合時會削弱濾波、隔離或防護(hù)效果。
7、對于多層板，關(guān)鍵布線層（時鐘線、總線、接口信號線、射頻線、復(fù)位信號線、片選信號線以及各種控制信號線等所在層）應(yīng)與完整地平面相鄰，優(yōu)選兩地平面之間。
原因分析：關(guān)鍵信號線一般都是強(qiáng)輻射或極其敏感的信號線，靠近地平面布線能夠使其信號回路面積減小，減小其輻射強(qiáng)度或提高抗干擾能力。
8、關(guān)鍵信號走線一定不能跨分割區(qū)走線（包括過孔、焊盤導(dǎo)致的參考平面間隙）。
原因分析：跨分割區(qū)走線會導(dǎo)致信號回路面積的增大。
9、關(guān)鍵信號線距參考平面邊沿≥3H（H 為線距離參考平面的高度）。
原因分析：抑制邊緣輻射效應(yīng)。
10、當(dāng)線路板上同時存在高、中、低速電路時，應(yīng)該遵從高、中速電路遠(yuǎn)離接口。
原因分析：避免高頻電路噪聲通過接口向外輻射。

知識擴(kuò)展：什么是“高速信號”
什么是高速信號？如何判斷高速信號？Cadence公司對此做了定義：
1）凡是大于50MHz的信號，就是高速信號。
2）信號是否高速和頻率沒有直接關(guān)系，而是信號上升/下降沿小于50ps時就認(rèn)為是高速信號。
3）當(dāng)信號所在的傳輸路徑長度大于1/6λ，信號被認(rèn)為是高速信號。
4）當(dāng)信號沿著傳輸路徑傳輸，發(fā)生了嚴(yán)重的趨膚效應(yīng)和電離損耗時，被認(rèn)為是高速信號。
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