PCB布線設計基本準則(一)

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得實用讀物，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。

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