PCB講座(高頻)

1、 1. 按電路模塊進(jìn)行布局按電路模塊進(jìn)行布局，實(shí)現(xiàn)同一功能的相關(guān)電，實(shí)現(xiàn)同一功能的相關(guān)電路稱(chēng)為一個(gè)模塊，電路模塊中的元件應(yīng)采用路稱(chēng)為一個(gè)模塊，電路模塊中的元件應(yīng)采用就近集就近集中原則中原則，同時(shí)數(shù)字電路和模擬電路分開(kāi)。，同時(shí)數(shù)字電路和模擬電路分開(kāi)。 2.遵照遵照“先大后小，先難后易先大后小，先難后易”等的布置原則，即等的布置原則，即重要的單元電路、核心元器件應(yīng)當(dāng)優(yōu)先布局。重要的單元電路、核心元器件應(yīng)當(dāng)優(yōu)先布局。 3.布局中應(yīng)參考原理框圖，根據(jù)單板的布局中應(yīng)參考原理框圖，根據(jù)單板的主信號(hào)流向主信號(hào)流向規(guī)律安排主要元器件。規(guī)律安排主要元器件。 4.布局應(yīng)該盡量滿(mǎn)足以下要求：布局應(yīng)該盡量滿(mǎn)足以下要求

2、：總的連線(xiàn)盡可能短，總的連線(xiàn)盡可能短，關(guān)鍵信號(hào)線(xiàn)最短；高電壓、大電流信號(hào)與小電流、關(guān)鍵信號(hào)線(xiàn)最短；高電壓、大電流信號(hào)與小電流、低電壓的弱信號(hào)完全分開(kāi)；模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)分低電壓的弱信號(hào)完全分開(kāi)；模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)分開(kāi)；高頻信號(hào)與低頻信號(hào)分開(kāi)；高頻元器件的間隔開(kāi)；高頻信號(hào)與低頻信號(hào)分開(kāi)；高頻元器件的間隔要充分。要充分。 5.相同結(jié)構(gòu)電路部分，盡可能采用相同結(jié)構(gòu)電路部分，盡可能采用“對(duì)稱(chēng)式對(duì)稱(chēng)式”標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)布局。布局。 6.同類(lèi)型插裝元器件在同類(lèi)型插裝元器件在X或或Y方向上應(yīng)朝一個(gè)方向方向上應(yīng)朝一個(gè)方向，同一種類(lèi)型的有極性分立元件也要力爭(zhēng)在同一種類(lèi)型的有極性分立元件也要力爭(zhēng)在X或或Y方方向上保持一致

3、，便于焊接和檢驗(yàn)，但是空心電感除向上保持一致，便于焊接和檢驗(yàn)，但是空心電感除外。外。 7.IC去耦電容的布局要盡量去耦電容的布局要盡量靠近靠近IC的電源管腳的電源管腳，并使之與電源和地之間形成的并使之與電源和地之間形成的回路最短回路最短。 8.元件布局時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮使用元件布局時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮使用同一種電源的器件同一種電源的器件盡量放在一起盡量放在一起，以便于將來(lái)的電源分割。，以便于將來(lái)的電源分割。 9. 發(fā)熱元件不能緊鄰導(dǎo)線(xiàn)和熱敏元件；高熱器件發(fā)熱元件不能緊鄰導(dǎo)線(xiàn)和熱敏元件；高熱器件要均衡分布。要均衡分布。 10.重要信號(hào)線(xiàn)不準(zhǔn)從插座腳間穿過(guò)。重要信號(hào)線(xiàn)不準(zhǔn)從插座腳間穿過(guò)。11.電源插座要盡量

4、布置在印制板的四周電源插座要盡量布置在印制板的四周，電源插座與，電源插座與其相連的匯流條接線(xiàn)端應(yīng)布置在同側(cè)。特別應(yīng)注意不其相連的匯流條接線(xiàn)端應(yīng)布置在同側(cè)。特別應(yīng)注意不要把電源插座及其它焊接連接器布置在連接器之間，要把電源插座及其它焊接連接器布置在連接器之間，以利于這些插座、連接器的焊接及電源線(xiàn)纜設(shè)計(jì)和扎以利于這些插座、連接器的焊接及電源線(xiàn)纜設(shè)計(jì)和扎線(xiàn)。線(xiàn)。電源插座及焊接連接器的布置間距應(yīng)考慮方便電電源插座及焊接連接器的布置間距應(yīng)考慮方便電源插頭的插拔源插頭的插拔。 1、畫(huà)定、畫(huà)定布線(xiàn)區(qū)域距布線(xiàn)區(qū)域距PCB板邊板邊1mm的區(qū)域內(nèi)的區(qū)域內(nèi)，以及安裝孔周?chē)约鞍惭b孔周?chē)?mm內(nèi)，內(nèi)，禁止布線(xiàn)禁止布線(xiàn)

5、。 2、 注意注意電源線(xiàn)與地線(xiàn)電源線(xiàn)與地線(xiàn)應(yīng)盡可能呈應(yīng)盡可能呈放射狀放射狀，以及，以及信信號(hào)線(xiàn)不能出現(xiàn)回環(huán)走線(xiàn)號(hào)線(xiàn)不能出現(xiàn)回環(huán)走線(xiàn)。 3、地線(xiàn)回路規(guī)則：、地線(xiàn)回路規(guī)則： 環(huán)路最小規(guī)則環(huán)路最小規(guī)則，即信號(hào)線(xiàn)與其回路構(gòu)成的環(huán)面積要，即信號(hào)線(xiàn)與其回路構(gòu)成的環(huán)面積要盡可能小，環(huán)面積越小，對(duì)外的輻射越少，接收外盡可能小，環(huán)面積越小，對(duì)外的輻射越少，接收外界的干擾也越小。界的干擾也越小。 4、串?dāng)_控制、串?dāng)_控制 串?dāng)_是指串?dāng)_是指PCB上不同網(wǎng)絡(luò)之間因較長(zhǎng)的平行布線(xiàn)上不同網(wǎng)絡(luò)之間因較長(zhǎng)的平行布線(xiàn)引起的相互干擾，主要是由于平行線(xiàn)間的分布電容引起的相互干擾，主要是由于平行線(xiàn)間的分布電容和分布電感的作用?？朔?dāng)_

6、的主要措施是：和分布電感的作用?？朔?dāng)_的主要措施是： 加大平行布線(xiàn)的間距加大平行布線(xiàn)的間距，遵循，遵循3W規(guī)則。規(guī)則。 在平行線(xiàn)間插入接地的隔離線(xiàn)在平行線(xiàn)間插入接地的隔離線(xiàn)。減小布線(xiàn)層與地平減小布線(xiàn)層與地平面的距離。面的距離。 5、走線(xiàn)的方向控制規(guī)則：、走線(xiàn)的方向控制規(guī)則： 相鄰層的走線(xiàn)方向成正交結(jié)構(gòu)相鄰層的走線(xiàn)方向成正交結(jié)構(gòu)。避免將不同的信號(hào)。避免將不同的信號(hào)線(xiàn)在相鄰層走成同一方向，以減少不必要的層間串線(xiàn)在相鄰層走成同一方向，以減少不必要的層間串?dāng)_；特別是信號(hào)速率較高時(shí)，應(yīng)考慮用地平面隔離擾；特別是信號(hào)速率較高時(shí)，應(yīng)考慮用地平面隔離各布線(xiàn)層，各布線(xiàn)層，用地信號(hào)線(xiàn)隔離各信號(hào)線(xiàn)用地信號(hào)線(xiàn)隔離各

7、信號(hào)線(xiàn)。作為電路的。作為電路的輸入及輸出用的印制導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)盡量避免相鄰平行，以輸入及輸出用的印制導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)盡量避免相鄰平行，以免發(fā)生回授，在這些導(dǎo)線(xiàn)之間最好加接地線(xiàn)。免發(fā)生回授，在這些導(dǎo)線(xiàn)之間最好加接地線(xiàn)。 6、走線(xiàn)的開(kāi)環(huán)檢查規(guī)則：、走線(xiàn)的開(kāi)環(huán)檢查規(guī)則： 一般不允許出現(xiàn)一端一般不允許出現(xiàn)一端浮空的布線(xiàn)浮空的布線(xiàn)，主要是為了避免，主要是為了避免產(chǎn)生產(chǎn)生“天線(xiàn)效應(yīng)天線(xiàn)效應(yīng)”，減少不必要的干擾輻射和接收，減少不必要的干擾輻射和接收，否則可能帶來(lái)不可預(yù)知的結(jié)果。否則可能帶來(lái)不可預(yù)知的結(jié)果。 7、阻抗匹配檢查規(guī)則：、阻抗匹配檢查規(guī)則： 同一網(wǎng)絡(luò)的布線(xiàn)寬度應(yīng)保持一致同一網(wǎng)絡(luò)的布線(xiàn)寬度應(yīng)保持一致，線(xiàn)寬的變化會(huì)造，線(xiàn)

8、寬的變化會(huì)造成線(xiàn)路特性阻抗的不均勻，當(dāng)傳輸?shù)乃俣容^高時(shí)會(huì)成線(xiàn)路特性阻抗的不均勻，當(dāng)傳輸?shù)乃俣容^高時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡量避免這種情況。在某產(chǎn)生反射，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡量避免這種情況。在某些條件下，如接插件引出線(xiàn)，可能無(wú)法避免線(xiàn)寬的些條件下，如接插件引出線(xiàn)，可能無(wú)法避免線(xiàn)寬的變化，應(yīng)該盡量變化，應(yīng)該盡量減少中間不一致部分的有效長(zhǎng)度減少中間不一致部分的有效長(zhǎng)度。 8、走線(xiàn)的諧振規(guī)則：、走線(xiàn)的諧振規(guī)則： 主要針對(duì)高頻信號(hào)設(shè)計(jì)而言，即主要針對(duì)高頻信號(hào)設(shè)計(jì)而言，即布線(xiàn)長(zhǎng)度不得與其布線(xiàn)長(zhǎng)度不得與其波長(zhǎng)成整數(shù)倍關(guān)系波長(zhǎng)成整數(shù)倍關(guān)系，以免產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。，以免產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。 9、走線(xiàn)長(zhǎng)度控制規(guī)則：、走線(xiàn)長(zhǎng)度控

9、制規(guī)則： 即短線(xiàn)規(guī)則，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該即短線(xiàn)規(guī)則，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量讓布線(xiàn)長(zhǎng)度盡量短盡量讓布線(xiàn)長(zhǎng)度盡量短，以減少由于走線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)帶來(lái)的干擾問(wèn)題，特別是一些以減少由于走線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)帶來(lái)的干擾問(wèn)題，特別是一些重要信號(hào)線(xiàn)，如時(shí)鐘線(xiàn)，務(wù)必將其振蕩器放在離器重要信號(hào)線(xiàn)，如時(shí)鐘線(xiàn)，務(wù)必將其振蕩器放在離器件很近的地方。件很近的地方。 10、倒角規(guī)則：、倒角規(guī)則： PCB設(shè)計(jì)中應(yīng)設(shè)計(jì)中應(yīng)避免產(chǎn)生銳角和直角避免產(chǎn)生銳角和直角，產(chǎn)生不必要，產(chǎn)生不必要的輻射，同時(shí)工藝性能也不好。在布線(xiàn)中盡量采用的輻射，同時(shí)工藝性能也不好。在布線(xiàn)中盡量采用135度拐角，度拐角， 11、器件布局分區(qū)、器件布局分區(qū)/分層規(guī)則：分層規(guī)則： 主要是為了防止

10、不同工作頻率的模塊之間的互相干主要是為了防止不同工作頻率的模塊之間的互相干擾，同時(shí)盡量縮短高頻部分的布線(xiàn)長(zhǎng)度。擾，同時(shí)盡量縮短高頻部分的布線(xiàn)長(zhǎng)度。通常將高通常將高頻的部分布設(shè)在接口部分頻的部分布設(shè)在接口部分以減少布線(xiàn)長(zhǎng)度。同時(shí)還以減少布線(xiàn)長(zhǎng)度。同時(shí)還要考慮到高要考慮到高/低頻部分地平面的分割問(wèn)題，低頻部分地平面的分割問(wèn)題，通常采通常采用將二者的地分割，再在接口處單點(diǎn)相接。用將二者的地分割，再在接口處單點(diǎn)相接。 對(duì)混合電路，也有將模擬與數(shù)字電路分布布置在印對(duì)混合電路，也有將模擬與數(shù)字電路分布布置在印制板的兩面，分別使用不同的層布線(xiàn)，中間用地層制板的兩面，分別使用不同的層布線(xiàn)，中間用地層隔離的方式

11、。隔離的方式。 12、孤立銅區(qū)控制規(guī)則：、孤立銅區(qū)控制規(guī)則： 孤立銅區(qū)的出現(xiàn)，將帶來(lái)一些不可預(yù)知的問(wèn)題，因孤立銅區(qū)的出現(xiàn)，將帶來(lái)一些不可預(yù)知的問(wèn)題，因此將孤立銅區(qū)與別的信號(hào)相接，有助于改善信號(hào)質(zhì)此將孤立銅區(qū)與別的信號(hào)相接，有助于改善信號(hào)質(zhì)量，通常是將量，通常是將孤立銅區(qū)接地或刪除孤立銅區(qū)接地或刪除。 13、3W規(guī)則：規(guī)則： 為了減少線(xiàn)間串?dāng)_，應(yīng)保證導(dǎo)線(xiàn)間距足夠大，當(dāng)導(dǎo)為了減少線(xiàn)間串?dāng)_，應(yīng)保證導(dǎo)線(xiàn)間距足夠大，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中心線(xiàn)中心間距不少于間距不少于3倍線(xiàn)寬時(shí)倍線(xiàn)寬時(shí)，則可保持，則可保持70%的的電場(chǎng)不互相串?dāng)_，如要達(dá)到電場(chǎng)不互相串?dāng)_，如要達(dá)到98%的電場(chǎng)不互相干的電場(chǎng)不互相干擾，可使用擾，可使用10

12、W間距。在布線(xiàn)密度較低時(shí)，間距。在布線(xiàn)密度較低時(shí)，信號(hào)信號(hào)線(xiàn)的間距可適當(dāng)?shù)丶哟?，?duì)高、低電平懸殊的信號(hào)線(xiàn)的間距可適當(dāng)?shù)丶哟?，?duì)高、低電平懸殊的信號(hào)線(xiàn)應(yīng)盡可能地短且加大間距線(xiàn)應(yīng)盡可能地短且加大間距。 14. 印制導(dǎo)線(xiàn)的寬度：印制導(dǎo)線(xiàn)的寬度：導(dǎo)線(xiàn)寬度應(yīng)以能滿(mǎn)足電氣性能要求而又便于生產(chǎn)為宜，它的最導(dǎo)線(xiàn)寬度應(yīng)以能滿(mǎn)足電氣性能要求而又便于生產(chǎn)為宜，它的最小值以承受的電流大小而定，小值以承受的電流大小而定，但最小不宜小于但最小不宜小于0.2mm，在高密，在高密度、高精度的印制線(xiàn)路中，度、高精度的印制線(xiàn)路中，導(dǎo)線(xiàn)寬度和間距一般可取導(dǎo)線(xiàn)寬度和間距一般可取0.3mm；導(dǎo)線(xiàn)寬度在大電流情況下還要考慮其溫升，單面板

13、實(shí)驗(yàn)表明，導(dǎo)線(xiàn)寬度在大電流情況下還要考慮其溫升，單面板實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)銅箔厚度為當(dāng)銅箔厚度為50m、導(dǎo)線(xiàn)寬度、導(dǎo)線(xiàn)寬度11.5mm、通過(guò)電流、通過(guò)電流2A時(shí)，溫時(shí)，溫升很小升很小，因此，一般選用，因此，一般選用11.5mm寬度導(dǎo)線(xiàn)就可能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要寬度導(dǎo)線(xiàn)就可能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求而不致引起溫升；求而不致引起溫升；印制導(dǎo)線(xiàn)的公共地線(xiàn)應(yīng)盡可能地粗，可能印制導(dǎo)線(xiàn)的公共地線(xiàn)應(yīng)盡可能地粗，可能的話(huà)，使用大于的話(huà)，使用大于23mm的線(xiàn)條的線(xiàn)條，這點(diǎn)在帶有微處理器的電路，這點(diǎn)在帶有微處理器的電路中尤為重要，因?yàn)楫?dāng)?shù)鼐€(xiàn)過(guò)細(xì)時(shí)，由于流過(guò)的電流的變化，地中尤為重要，因?yàn)楫?dāng)?shù)鼐€(xiàn)過(guò)細(xì)時(shí)，由于流過(guò)的電流的變化，地電位變動(dòng)，微處理器

14、定時(shí)信號(hào)的電平不穩(wěn)，會(huì)使噪聲容限劣化；電位變動(dòng)，微處理器定時(shí)信號(hào)的電平不穩(wěn)，會(huì)使噪聲容限劣化；在在DIP封裝的封裝的IC腳間走線(xiàn)，可應(yīng)用腳間走線(xiàn)，可應(yīng)用1010與與1212原則，即當(dāng)原則，即當(dāng)兩腳間通過(guò)兩腳間通過(guò)2根線(xiàn)時(shí)，焊盤(pán)直徑可設(shè)為根線(xiàn)時(shí)，焊盤(pán)直徑可設(shè)為50mil、線(xiàn)寬與線(xiàn)距都為、線(xiàn)寬與線(xiàn)距都為10mil，當(dāng)兩腳間只通過(guò)，當(dāng)兩腳間只通過(guò)1根線(xiàn)時(shí)，焊盤(pán)直徑可設(shè)為根線(xiàn)時(shí)，焊盤(pán)直徑可設(shè)為64mil、線(xiàn)寬、線(xiàn)寬與線(xiàn)距都為與線(xiàn)距都為12mil。 15. 印制導(dǎo)線(xiàn)的屏蔽與接地：印制導(dǎo)線(xiàn)的屏蔽與接地：印制導(dǎo)線(xiàn)的公共地線(xiàn)，應(yīng)盡量布置在印制線(xiàn)路板的邊印制導(dǎo)線(xiàn)的公共地線(xiàn)，應(yīng)盡量布置在印制線(xiàn)路板的邊緣部分。緣部

15、分。在印制線(xiàn)路板上應(yīng)盡可能多地保留銅箔做地在印制線(xiàn)路板上應(yīng)盡可能多地保留銅箔做地線(xiàn)，這樣得到的屏蔽效果，比一長(zhǎng)條地線(xiàn)要好，傳輸線(xiàn)，這樣得到的屏蔽效果，比一長(zhǎng)條地線(xiàn)要好，傳輸線(xiàn)特性和屏蔽作用將得到改善，另外起到了減小分布線(xiàn)特性和屏蔽作用將得到改善，另外起到了減小分布電容的作用。印制導(dǎo)線(xiàn)的公共地線(xiàn)最好形成電容的作用。印制導(dǎo)線(xiàn)的公共地線(xiàn)最好形成網(wǎng)狀網(wǎng)狀，這，這是因?yàn)楫?dāng)在同一塊板上有許多集成電路，特別是有耗是因?yàn)楫?dāng)在同一塊板上有許多集成電路，特別是有耗電多的元件時(shí)，由于圖形上的限制產(chǎn)生了接地電位差，電多的元件時(shí)，由于圖形上的限制產(chǎn)生了接地電位差，從而引起噪聲容限的降低，當(dāng)做成回路時(shí)，接地電位從而引起噪

16、聲容限的降低，當(dāng)做成回路時(shí)，接地電位差減小。另外，差減小。另外，接地和電源的圖形盡可能要與數(shù)據(jù)的接地和電源的圖形盡可能要與數(shù)據(jù)的流動(dòng)方向平行，這是抑制噪聲能力增強(qiáng)的秘訣流動(dòng)方向平行，這是抑制噪聲能力增強(qiáng)的秘訣；多層；多層印制線(xiàn)路板可采取其中若干層作屏蔽層，電源層、地印制線(xiàn)路板可采取其中若干層作屏蔽層，電源層、地線(xiàn)層均可視為屏蔽層，一般地線(xiàn)層和電源層設(shè)計(jì)在多線(xiàn)層均可視為屏蔽層，一般地線(xiàn)層和電源層設(shè)計(jì)在多層印制線(xiàn)路板的內(nèi)層，信號(hào)線(xiàn)設(shè)計(jì)在內(nèi)層和外層。層印制線(xiàn)路板的內(nèi)層，信號(hào)線(xiàn)設(shè)計(jì)在內(nèi)層和外層。由于電源層與地層之間的電場(chǎng)是變化的，在板的邊緣會(huì)向外輻射電磁干由于電源層與地層之間的電場(chǎng)是變化的，在板的邊緣

17、會(huì)向外輻射電磁干擾。稱(chēng)為邊沿效應(yīng)。解決的辦法是將電源層內(nèi)縮，使得電場(chǎng)只在接地層擾。稱(chēng)為邊沿效應(yīng)。解決的辦法是將電源層內(nèi)縮，使得電場(chǎng)只在接地層的范圍內(nèi)傳導(dǎo)。以一個(gè)的范圍內(nèi)傳導(dǎo)。以一個(gè)H（電源和地之間的介質(zhì)厚度）為單位，若內(nèi)縮（電源和地之間的介質(zhì)厚度）為單位，若內(nèi)縮20H則可以將則可以將70%的電場(chǎng)限制在接地層邊沿內(nèi)；內(nèi)縮的電場(chǎng)限制在接地層邊沿內(nèi)；內(nèi)縮100H則可以將則可以將98%的電場(chǎng)限制在內(nèi)。的電場(chǎng)限制在內(nèi)。為了減少線(xiàn)間串?dāng)_，應(yīng)保證線(xiàn)間距足夠大，當(dāng)線(xiàn)中心間距不少于為了減少線(xiàn)間串?dāng)_，應(yīng)保證線(xiàn)間距足夠大，當(dāng)線(xiàn)中心間距不少于3倍線(xiàn)寬時(shí)，則可保持倍線(xiàn)寬時(shí)，則可保持70%的電場(chǎng)不互相干擾，稱(chēng)為的電場(chǎng)不互

18、相干擾，稱(chēng)為3W規(guī)則。如要規(guī)則。如要達(dá)到達(dá)到98%的電場(chǎng)不互相干擾，可使用的電場(chǎng)不互相干擾，可使用10W的間距。的間距。1、什么是電磁干擾（、什么是電磁干擾（EMI）和電磁兼容性）和電磁兼容性(EMC)? 電磁干擾電磁干擾(Electromagnetic Interference)有有傳傳導(dǎo)干擾和輻射干擾導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾是指通過(guò)兩種。傳導(dǎo)干擾是指通過(guò)導(dǎo)電介質(zhì)導(dǎo)電介質(zhì)把一把一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上的信號(hào)耦合（干擾）到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上的信號(hào)耦合（干擾）到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。輻射干輻射干擾是指干擾源通過(guò)空間把其信號(hào)耦合（干擾）到另一個(gè)電擾是指干擾源通過(guò)空間把其信號(hào)耦合（干擾）到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)

19、。在高速在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，高頻信號(hào)線(xiàn)、集成電路及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，高頻信號(hào)線(xiàn)、集成電路的引腳、各類(lèi)接插件等都可能成為具有天線(xiàn)特性的輻射干的引腳、各類(lèi)接插件等都可能成為具有天線(xiàn)特性的輻射干擾源，能發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系擾源，能發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。統(tǒng)的正常工作。2、什么是信號(hào)完整性、什么是信號(hào)完整性(signal integrity)? 信號(hào)完整性是指信號(hào)在信號(hào)線(xiàn)上的質(zhì)量。信號(hào)具信號(hào)完整性是指信號(hào)在信號(hào)線(xiàn)上的質(zhì)量。信號(hào)具有良好的信號(hào)完整性是指當(dāng)在需要的時(shí)候，具有所必有良好的信號(hào)完整性是指當(dāng)在需要的時(shí)候，具有所必需達(dá)到的電壓電平數(shù)值。差的信號(hào)

20、完整性不是由某一需達(dá)到的電壓電平數(shù)值。差的信號(hào)完整性不是由某一單一因素導(dǎo)致的，而是板級(jí)設(shè)計(jì)中多種因素共同引起單一因素導(dǎo)致的，而是板級(jí)設(shè)計(jì)中多種因素共同引起的。主要的信號(hào)完整性問(wèn)題包括反射、振蕩、地彈、的。主要的信號(hào)完整性問(wèn)題包括反射、振蕩、地彈、串?dāng)_等。串?dāng)_等。 3、什么是串?dāng)_、什么是串?dāng)_(crosstalk)? 串?dāng)_是兩條信號(hào)線(xiàn)之間的耦合，信號(hào)線(xiàn)之間的互串?dāng)_是兩條信號(hào)線(xiàn)之間的耦合，信號(hào)線(xiàn)之間的互感和互容引起線(xiàn)上的噪聲。容性耦合引發(fā)耦合電流，感和互容引起線(xiàn)上的噪聲。容性耦合引發(fā)耦合電流，而感性耦合引發(fā)耦合電壓。而感性耦合引發(fā)耦合電壓。PCB板層的參數(shù)、信號(hào)線(xiàn)板層的參數(shù)、信號(hào)線(xiàn)間距、驅(qū)動(dòng)端和接收

21、端的電氣特性及線(xiàn)端接方式對(duì)串間距、驅(qū)動(dòng)端和接收端的電氣特性及線(xiàn)端接方式對(duì)串?dāng)_都有一定的影響。擾都有一定的影響。 4、什么是反射、什么是反射(reflection)? 反射就是在傳輸線(xiàn)上的回波反射就是在傳輸線(xiàn)上的回波。信號(hào)功率。信號(hào)功率(電壓和電壓和電流電流)的一部分傳輸?shù)骄€(xiàn)上并達(dá)到負(fù)載處，但是有一的一部分傳輸?shù)骄€(xiàn)上并達(dá)到負(fù)載處，但是有一部分被反射了。部分被反射了。如果源端與負(fù)載端具有相同的阻抗，如果源端與負(fù)載端具有相同的阻抗，反射就不會(huì)發(fā)生了反射就不會(huì)發(fā)生了。源端與負(fù)載端阻抗不匹配會(huì)引起線(xiàn)上反射，負(fù)載將源端與負(fù)載端阻抗不匹配會(huì)引起線(xiàn)上反射，負(fù)載將一部分電壓反射回源端。一部分電壓反射回源端。如果

22、負(fù)載阻抗小于源阻抗，反射電壓為負(fù)如果負(fù)載阻抗小于源阻抗，反射電壓為負(fù);如果負(fù)載阻抗大于源阻抗，反射電壓為正。如果負(fù)載阻抗大于源阻抗，反射電壓為正。布線(xiàn)的幾何形狀、不正確的線(xiàn)端接、經(jīng)過(guò)連接器的傳布線(xiàn)的幾何形狀、不正確的線(xiàn)端接、經(jīng)過(guò)連接器的傳輸及電源平面的不連續(xù)等因素的變化均會(huì)導(dǎo)致此類(lèi)反輸及電源平面的不連續(xù)等因素的變化均會(huì)導(dǎo)致此類(lèi)反射。射。5、什么是地電平面反彈噪聲和回流噪聲、什么是地電平面反彈噪聲和回流噪聲? 在電路中有大的電流涌動(dòng)時(shí)會(huì)引起地平面反彈噪聲（簡(jiǎn)稱(chēng)在電路中有大的電流涌動(dòng)時(shí)會(huì)引起地平面反彈噪聲（簡(jiǎn)稱(chēng)為地彈），如大量芯片的輸出同時(shí)開(kāi)啟時(shí)，將有一個(gè)較大的瞬為地彈），如大量芯片的輸出同時(shí)開(kāi)啟

23、時(shí)，將有一個(gè)較大的瞬態(tài)電流在芯片與板的電源平面流過(guò)，芯片封裝與電源平面的電態(tài)電流在芯片與板的電源平面流過(guò)，芯片封裝與電源平面的電感和電阻會(huì)引發(fā)電源噪聲，這樣會(huì)在真正的地平面（感和電阻會(huì)引發(fā)電源噪聲，這樣會(huì)在真正的地平面（0V）上產(chǎn)）上產(chǎn)生電壓的波動(dòng)和變化，這個(gè)噪聲會(huì)影響其他元器件的動(dòng)作。負(fù)生電壓的波動(dòng)和變化，這個(gè)噪聲會(huì)影響其他元器件的動(dòng)作。負(fù)載電容的增大、負(fù)載電阻的減小、地電感的增大、同時(shí)開(kāi)關(guān)器載電容的增大、負(fù)載電阻的減小、地電感的增大、同時(shí)開(kāi)關(guān)器件數(shù)目的增加均會(huì)導(dǎo)致地彈的增大。件數(shù)目的增加均會(huì)導(dǎo)致地彈的增大。 由于地電平面（包括電源和地）分割，例如地層被分割為由于地電平面（包括電源和地）分割

24、，例如地層被分割為數(shù)字地、模擬地、屏蔽地等，當(dāng)數(shù)字信號(hào)走到模擬地線(xiàn)區(qū)域時(shí)，數(shù)字地、模擬地、屏蔽地等，當(dāng)數(shù)字信號(hào)走到模擬地線(xiàn)區(qū)域時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生地平面回流噪聲。同樣電源層也可能會(huì)被分割為就會(huì)產(chǎn)生地平面回流噪聲。同樣電源層也可能會(huì)被分割為2.5V，3.3V，5V等。所以在多電壓等。所以在多電壓PCB設(shè)計(jì)中，地電平面的反彈噪設(shè)計(jì)中，地電平面的反彈噪聲和回流噪聲需要特別關(guān)心。聲和回流噪聲需要特別關(guān)心。（一）（一）PCB電路板設(shè)計(jì)要求電路板設(shè)計(jì)要求1、最短信號(hào)連接設(shè)計(jì)、最短信號(hào)連接設(shè)計(jì) “水滴型布線(xiàn)水滴型布線(xiàn)”2、嚴(yán)禁高頻信號(hào)線(xiàn)銳角走線(xiàn)、嚴(yán)禁高頻信號(hào)線(xiàn)銳角走線(xiàn)3、電路中應(yīng)加入分布結(jié)構(gòu)的退耦濾波電路、電路中應(yīng)

25、加入分布結(jié)構(gòu)的退耦濾波電路4、按照信號(hào)走向布線(xiàn)，嚴(yán)禁大小信號(hào)交叉和分、按照信號(hào)走向布線(xiàn)，嚴(yán)禁大小信號(hào)交叉和分布參數(shù)產(chǎn)生正反饋布參數(shù)產(chǎn)生正反饋5、盡量大面積接地、盡量大面積接地 “鋪銅鋪銅”1、高頻電路往往集成度較高，布線(xiàn)密度大，采用、高頻電路往往集成度較高，布線(xiàn)密度大，采用多層板既是布線(xiàn)所必須的，也是降低干擾的有效手段。多層板既是布線(xiàn)所必須的，也是降低干擾的有效手段。 Protel 99SE能提供能提供16機(jī)械層和機(jī)械層和16內(nèi)部信號(hào)層，合內(nèi)部信號(hào)層，合理選擇層數(shù)能大幅度降低印板尺寸，能充分利用中間理選擇層數(shù)能大幅度降低印板尺寸，能充分利用中間層來(lái)設(shè)置屏蔽，能更好地實(shí)現(xiàn)就近接地，能有效地降層來(lái)

26、設(shè)置屏蔽，能更好地實(shí)現(xiàn)就近接地，能有效地降低寄生電感，能有效縮短信號(hào)的傳輸長(zhǎng)度，能大幅度低寄生電感，能有效縮短信號(hào)的傳輸長(zhǎng)度，能大幅度地降低信號(hào)間的交叉干擾等等，所有這些都對(duì)高頻電地降低信號(hào)間的交叉干擾等等，所有這些都對(duì)高頻電路的可靠工作有利。有資料顯示，同種材料時(shí)，四層路的可靠工作有利。有資料顯示，同種材料時(shí)，四層板要比雙面板的噪聲低板要比雙面板的噪聲低20dB。但是，板層數(shù)越高，。但是，板層數(shù)越高，制造工藝越復(fù)雜，成本越高。制造工藝越復(fù)雜，成本越高。 2、高速電路器件管腳間的引線(xiàn)彎折越少越好。、高速電路器件管腳間的引線(xiàn)彎折越少越好。高高頻電路布線(xiàn)的引線(xiàn)最好采用全直線(xiàn)，需要轉(zhuǎn)折，可用頻電路布

27、線(xiàn)的引線(xiàn)最好采用全直線(xiàn)，需要轉(zhuǎn)折，可用45度折線(xiàn)或圓弧轉(zhuǎn)折，這種要求在低頻電路中僅僅用度折線(xiàn)或圓弧轉(zhuǎn)折，這種要求在低頻電路中僅僅用于提高鋼箔的固著強(qiáng)度，而在高頻電路中，滿(mǎn)足這一于提高鋼箔的固著強(qiáng)度，而在高頻電路中，滿(mǎn)足這一要求卻可以減少高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射和相互間的耦合。要求卻可以減少高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射和相互間的耦合。用用Protel布線(xiàn)時(shí)可在預(yù)先設(shè)置，選擇布線(xiàn)時(shí)可在預(yù)先設(shè)置，選擇“Design”菜單菜單下的下的“Rules”，找到，找到“Routing Corners”，雙擊，雙擊打開(kāi)，把系統(tǒng)默認(rèn)的打開(kāi)，把系統(tǒng)默認(rèn)的“90 Degrees”改為改為“Rounded”，以便自動(dòng)布線(xiàn)結(jié)束時(shí)使轉(zhuǎn)角圓

28、弧化。，以便自動(dòng)布線(xiàn)結(jié)束時(shí)使轉(zhuǎn)角圓弧化。3、高頻電路器件管腳間的引線(xiàn)越短越好。、高頻電路器件管腳間的引線(xiàn)越短越好。Protel滿(mǎn)滿(mǎn)足布線(xiàn)最短化的最有效手段是在自動(dòng)市線(xiàn)前對(duì)個(gè)別重足布線(xiàn)最短化的最有效手段是在自動(dòng)市線(xiàn)前對(duì)個(gè)別重點(diǎn)的高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行點(diǎn)的高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行“布線(xiàn)布線(xiàn)”預(yù)約。首先，打開(kāi)預(yù)約。首先，打開(kāi)“Netlst”菜單的菜單的“Edit Net”子菜單，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)子菜單，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“Change Net”對(duì)話(huà)框，把此對(duì)話(huà)框中的對(duì)話(huà)框，把此對(duì)話(huà)框中的“OptimizeMethod（布線(xiàn)優(yōu)化模式）（布線(xiàn)優(yōu)化模式）”選為選為“Shortest（最短化）（最短化）”Rp可。其次，從整體考慮，可。其次，從

29、整體考慮，元件布局時(shí)用元件布局時(shí)用“Auto”中中Placement ToolsShove和和“Auto”中的中的“Density(密度檢查密度檢查)”來(lái)來(lái)對(duì)比調(diào)整，使元件排列緊湊，并配合對(duì)比調(diào)整，使元件排列緊湊，并配合“Netlist”菜單菜單中的中的“Length”功能和功能和“Info”菜單中的菜單中的Lengthof selection”功能，對(duì)所選定的需最短化的重點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)功能，對(duì)所選定的需最短化的重點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行布線(xiàn)長(zhǎng)度測(cè)量。行布線(xiàn)長(zhǎng)度測(cè)量。4、高頻電路器件管腳間的引線(xiàn)層間交替越少越好。、高頻電路器件管腳間的引線(xiàn)層間交替越少越好。所謂所謂“引線(xiàn)的層間交替越少越好引線(xiàn)的層間交替越少越好”是

30、指元件連接過(guò)程是指元件連接過(guò)程中所用的過(guò)孔（中所用的過(guò)孔（Via）越少越好，據(jù)測(cè)，一個(gè)過(guò)孔可）越少越好，據(jù)測(cè)，一個(gè)過(guò)孔可帶來(lái)約帶來(lái)約0.5 pF的分布電容，減少過(guò)孔數(shù)能顯著提高速的分布電容，減少過(guò)孔數(shù)能顯著提高速度。度。5、高頻電路布線(xiàn)要注意信號(hào)線(xiàn)近距離平行走線(xiàn)所、高頻電路布線(xiàn)要注意信號(hào)線(xiàn)近距離平行走線(xiàn)所引入的引入的“交叉干擾交叉干擾”，若無(wú)法避免平行分布，可在平，若無(wú)法避免平行分布，可在平行信號(hào)線(xiàn)的反面布置大面積行信號(hào)線(xiàn)的反面布置大面積“地地”來(lái)大幅度減少干擾。來(lái)大幅度減少干擾。同一層內(nèi)的平行走線(xiàn)幾乎無(wú)法避免，但是在相鄰的兩同一層內(nèi)的平行走線(xiàn)幾乎無(wú)法避免，但是在相鄰的兩個(gè)層，走線(xiàn)的方向務(wù)必取

31、為相互垂直，這在個(gè)層，走線(xiàn)的方向務(wù)必取為相互垂直，這在Protel中不難辦到但卻容易忽視。在中不難辦到但卻容易忽視。在“Auto”菜單的菜單的“Setup Autorouter項(xiàng)所打開(kāi)的項(xiàng)所打開(kāi)的Routing Lagers對(duì)話(huà)框中允許對(duì)每一層的走線(xiàn)方向進(jìn)行預(yù)定。對(duì)話(huà)框中允許對(duì)每一層的走線(xiàn)方向進(jìn)行預(yù)定。6、對(duì)特別重要的信號(hào)線(xiàn)或局部單元實(shí)施地線(xiàn)包圍的、對(duì)特別重要的信號(hào)線(xiàn)或局部單元實(shí)施地線(xiàn)包圍的措施。措施。該措施在該措施在Protel軟件中也能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，它就軟件中也能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，它就是是“Place”菜單的菜單的“Polygon plane.”下的下的“No Hatching”，即：繪制所選對(duì)象的外

32、輪廓線(xiàn)。，即：繪制所選對(duì)象的外輪廓線(xiàn)。利用此功能，可以自動(dòng)地對(duì)所選定的重要信號(hào)線(xiàn)進(jìn)行利用此功能，可以自動(dòng)地對(duì)所選定的重要信號(hào)線(xiàn)進(jìn)行所謂的所謂的“包地包地”處理，當(dāng)然，把此功能用于時(shí)鐘等單處理，當(dāng)然，把此功能用于時(shí)鐘等單元局部進(jìn)行包地處理對(duì)高速系統(tǒng)也將非常有益。元局部進(jìn)行包地處理對(duì)高速系統(tǒng)也將非常有益。7、各類(lèi)信號(hào)走線(xiàn)不能形成環(huán)路，地線(xiàn)也不能形成、各類(lèi)信號(hào)走線(xiàn)不能形成環(huán)路，地線(xiàn)也不能形成電流環(huán)路。電流環(huán)路。Protel自動(dòng)布線(xiàn)的走線(xiàn)原則除了前面所自動(dòng)布線(xiàn)的走線(xiàn)原則除了前面所講的最短化原則外，還有基于講的最短化原則外，還有基于X方向、基于方向、基于Y方向和方向和菊花狀（菊花狀（daisy）走線(xiàn)方式

33、，采用菊花狀走線(xiàn)能有效）走線(xiàn)方式，采用菊花狀走線(xiàn)能有效避免布線(xiàn)時(shí)形成環(huán)路。具體方法是打開(kāi)避免布線(xiàn)時(shí)形成環(huán)路。具體方法是打開(kāi)“Design”菜單下的菜單下的 “Rules”子菜單，出現(xiàn)一個(gè)子菜單，出現(xiàn)一個(gè)“Routing Topology”對(duì)話(huà)框，雙擊選擇對(duì)話(huà)框，雙擊選擇“Daisy MidDriven”即可。即可。8、每個(gè)集成電路塊的附近應(yīng)設(shè)置一個(gè)高頻退耦電容。、每個(gè)集成電路塊的附近應(yīng)設(shè)置一個(gè)高頻退耦電容。由于由于Protel軟件在自動(dòng)放置元件時(shí)并不考慮退耦電軟件在自動(dòng)放置元件時(shí)并不考慮退耦電容與被退耦的集成電路間的位置關(guān)系，任由軟件放置，容與被退耦的集成電路間的位置關(guān)系，任由軟件放置，使兩者

34、相距太遠(yuǎn)，退耦效果大打折扣，這時(shí)必須用手使兩者相距太遠(yuǎn)，退耦效果大打折扣，這時(shí)必須用手工移動(dòng)元件（工移動(dòng)元件（“ Edit”、“ Move”“component”）的辦法事先干預(yù)兩者位）的辦法事先干預(yù)兩者位置，使之靠近。置，使之靠近。9、模擬地線(xiàn)、數(shù)字地線(xiàn)等接往公共地線(xiàn)時(shí)要用高頻、模擬地線(xiàn)、數(shù)字地線(xiàn)等接往公共地線(xiàn)時(shí)要用高頻扼流環(huán)節(jié)。扼流環(huán)節(jié)。在實(shí)際裝配高頻扼流環(huán)節(jié)時(shí)用的往往是中在實(shí)際裝配高頻扼流環(huán)節(jié)時(shí)用的往往是中心孔穿有導(dǎo)線(xiàn)的高頻鐵氧體磁珠，在電路原理圖上對(duì)心孔穿有導(dǎo)線(xiàn)的高頻鐵氧體磁珠，在電路原理圖上對(duì)它一般不予表達(dá)，由此形成的網(wǎng)絡(luò)表（它一般不予表達(dá)，由此形成的網(wǎng)絡(luò)表（netlist）就）就不包含這類(lèi)元件，布線(xiàn)時(shí)就會(huì)因此而忽略它的存在。不包含這類(lèi)元件，布線(xiàn)時(shí)就會(huì)因此而忽略它的存在。針對(duì)此現(xiàn)實(shí)，可在原理圖中把它當(dāng)作電感，在針對(duì)此現(xiàn)實(shí)，可在原理圖中把它當(dāng)作