電路設計 - 105 PCB設計的黃金法則必看

在電子產品設計中, PCB佈局和佈線是最重要的步驟. PCB佈局和佈線的質量將直接影響電路的效能. 現在, 雖然有很多軟件可以實現PCB的自動佈局和佈線, 隨著訊號頻率持續新增, 多次, 工程師需要瞭解PCB佈局和佈線的最基本原則和科技, 讓他們的設計更加完美.PCB（印刷電路板） 佈局100個問題”涵蓋PCB佈局和佈線的相關基本原則和設計技巧, 以問答的形式回答有關PCB佈局的疑難問題. 這是一本非常罕見的實用讀物 PCB設計師., 歡迎大家在此基礎上添加內容和改進.

105黃金法則 PCB設計!

1【詢問】高頻訊號接線時應注意哪些問題？

回答1。 訊號線的阻抗匹配；

2.、與其他訊號線的空間隔離；

3、對於數位高頻訊號，差分線路的效果更好；

2[問題]在電路板的佈局中，如果導線密集，可能會有更多的過孔，這當然會影響電路板的電力效能。 如何提高電路板的電力效能？

低頻訊號應答, 過孔無關緊要. 對於高頻訊號, 最小化過孔. 多層板 如果線路較多，可以考慮；

3【Q】在電路板上添加更多去耦電容器是否更好？

回答去耦電容器需要在適當的位置添加適當的值。 例如，將其添加到類比設備的電源埠，需要使用不同的電容值來濾除不同頻率的雜散訊號；

4[Q]一個好的董事會的標準是什麼？

答佈局合理，電源線功率冗餘充分，高頻阻抗阻抗，低頻接線簡單。

5【Q】通孔和盲孔對訊號差有多大影響？ 應用的原則是什麼？

答：使用盲孔或埋孔是新增多層板密度、减少層數和板尺寸、大幅减少電鍍通孔數量的有效方法。 然而，相比之下，通孔易於在工藝中實現，成本較低，囙此在設計中通常採用通孔。

6【問題】當談到模數混合系統時，有人建議劃分電力層，接地層應為銅包層，有人建議劃分電力接地層，並在電源端子處連接不同的接地，但這將返回路徑較遠的訊號， 如何為特定應用選擇合適的方法？

回答如果您有一條>20MHz的高頻訊號線，並且長度和數量相對較大，那麼您需要為該類比高頻訊號至少提供兩層。 一層訊號線、一層大面積接地和訊號線層需要在地面上打孔足够多。 其目的是：

1、對於類比信號，這提供了完整的傳輸介質和阻抗匹配；

2、接地層將類比信號與其他數位信號隔離；

3、接地回路足够小，因為你做了很多通孔，而地面是一個大平面。

7 [Question] In the 電路板, 訊號輸入挿件位於PCB的最左側邊緣, MCU在右邊. Then the stabilized power supply chip is placed close to the plug-in when the layout is made (the power supply IC outputs 5V after a relatively long path). To reach the MCU), or place the power supply IC to the right of the center (the 5V output line of the power supply IC is relatively short to reach the MCU, 但輸入電源線通過一個相對較長的 PCB板)? 還是有更好的佈局?

首先，您的所謂訊號輸入挿件是類比設備嗎？ 如果是類比設備，建議電源佈局儘量不要影響類比部分的信號完整性。 囙此，有幾點需要考慮（1）首先，您的穩壓電源晶片是否是一個紋波較小的相對清潔電源。 對於類比部分的電源，對電源的要求比較高。 （2）無論類比部分和您的MCU是否為同一電源，在設計高精度電路時，建議將電源的類比部分和數位部分分開。 （3）需要考慮數位部分的電源，以儘量減少對類比電路部分的影響。

8【問題】在高速訊號鏈的應用中，多個ASIC有類比接地和數位接地。 土地是否分割？ 現有的指導方針是什麼？ 哪一個更好？

答案到目前為止，還沒有結論。 正常情况下，可以參考晶片說明書。 所有ADI混合晶片的手册都建議您採用接地方案，有些建議用於公共接地，有些建議用於隔離。 這取決於晶片設計。

9【Q】何時應考慮等長線路？ 如果要考慮使用等長電纜，兩條訊號線的最大長度差是多少？ 如何計算？

回答差分線的計算思路：如果傳輸正弦訊號，長度差等於其傳輸波長的一半，相位差為180度。 此時，兩個訊號被完全取消。 囙此，此時的長度差是最大值。 通過類比，訊號線差值必須小於此值。

10【問題】哪種情况適合高速蛇形佈線？ 是否存在任何缺點，例如，對於差分接線，兩組訊號需要正交。

答案蛇形接線因應用不同而具有不同的功能：

（1）如果蛇形軌跡出現在電腦板上，它主要起到濾波電感和阻抗匹配的作用，以提高電路的抗干擾能力。 電腦主機板中的蛇形軌跡主要用於一些時鐘訊號，如PCI Clk、AGPCIK、IDE、DIMM等訊號線。

（2）除濾波電感外，還可用作無線電天線的電感線圈等。 例如，它在2.4G對講機中用作電感器。

（3）某些訊號的佈線長度要求必須嚴格相等。 高速數位PCB板的等長線是為了將每個訊號的延遲差保持在一個範圍內，以確保系統在同一週期內讀取的數據的有效性（當延遲差超過一個時鐘週期時，將錯誤讀取下一週期的數據）。 例如，INTELHUB體系結構中有13個HubLink，使用233MHz的頻率。 必須嚴格等長，消除時滯隱患。 纏繞是唯一的解決方案。 一般要求延遲差不超過1/4時鐘週期，組織長度的線路延遲差也是固定的。 延遲與線寬、線寬、銅厚度和層結構有關，但過長的線會新增分佈電容和分佈電感。， 訊號質量下降。 囙此，時鐘IC引脚通常是連接的； “終止，但蛇形軌跡不起電感的作用。相反，電感會導致訊號上升沿中高次諧波的相移，導致訊號質量惡化，囙此蛇形線間距要求至少為線寬的兩倍。訊號上升時間越小，越容易受到分佈電容a的影響 nd分佈電感。

（4）蛇形軌跡在某些特殊電路中充當分佈參數LC濾波器。

11【Q】在設計PCB時，如何考慮電磁相容性EMC/EMI，需要詳細考慮哪些方面？ 採取了哪些措施？

良好的EMI/EMC設計必須考慮設備的位置、PCB堆棧的佈置、重要連接的佈線以及佈局開始時設備的選擇。 例如，時鐘發生器的位置不應盡可能靠近外部接頭。 高速訊號應盡可能傳輸到內層。 注意特性阻抗匹配和參攷層的連續性，以减少反射。 設備推動的訊號轉換率應盡可能小，以降低高度。 頻率分量在選擇去耦/旁路電容器時，應注意其頻率回應是否滿足降低電源面雜訊的要求。 此外，注意高頻訊號電流的返回路徑，使回路面積盡可能小（即回路阻抗盡可能小），以减少輻射。 還可以分割地面層以控制高頻噪波的範圍。 最後，選擇合適的PCB和主機殼接地。

12[詢問]在設計射頻寬帶電路PCB的傳輸線時，我應該注意什麼？ 如何設定傳輸線的接地孔更合適，您需要自己設計阻抗匹配還是與PCB加工廠家合作？

回答這個問題時要考慮很多因素。 例如，PCB資料的各種參數，根據這些參數最終建立的傳輸線模型，器件的參數等等。 阻抗匹配通常根據製造商提供的資訊進行設計

13[問題]例如，當類比電路和數位電路共存時，其中一半是FPGA或微控制器數位電路，另一半是DAC和相關放大器的類比電路。 有許多不同電壓值的電源。 當遇到數位和類比電路中使用的電壓值的電源時，是否可以使用公共電源？ 佈線和磁珠佈局有哪些技巧？

回答：通常不建議這樣做。 這樣的使用將更加複雜，難以調試。

14【提問】您好，在設計高速多層PCB時，選擇電阻和電容器封裝的主要依據是什麼？ 哪些套裝軟體是常用的，你能給我一些例子嗎？

答案0402常用於手機； 0603是通用的高速訊號模塊； 其基礎是封裝越小，寄生參數越小。 當然，不同廠家的同一封裝在高頻效能上有很大差异。 建議在關鍵位置使用高頻特殊組件。

15[問題]一般來說，在雙面板的設計中，應該先取訊號線還是地線？

回答這一點應綜合考慮。 如果首先考慮佈局，請考慮佈線。

16【提問】設計高速多層PCB時，需要注意的最重要的問題是什麼？ 你能詳細地解决這個問題嗎？

回答：最重要的是要注意層的設計，即如何將訊號線、電源線、地線和控制線劃分為每一層。 一般原則是，類比信號和類比信號接地必須至少是一個單獨的層。 還建議使用單獨的電源層。

17[問]請問，什麼時候使用2層、4層和6層板，有沒有嚴格的科技限制？ （不包括體積原因）CPU的頻率或與外部設備的數據互動頻率是否為標準？

答：使用多層板首先可以提供一個完整的接地層，此外，它還可以提供更多的訊號層，以方便佈線。 對於CPU需要控制外部儲存設備的應用程序，應考慮互動頻率。 如果頻率很高，則必須保證完整的接地層。 此外，訊號線應保持相同的長度。

18【提問】如何分析PCB佈線對類比信號傳輸的影響，如何區分訊號傳輸過程中引入的雜訊是由佈線還是由運算放大器器件引起的。

回答：這很難區分。 將佈線引入的額外雜訊降至最低的唯一方法是通過PCB佈線。

19 [Question] I recently studied PCB設計. 用於高速多層PCB, 電源線的適當線寬設定是什麼, 接地線, 和訊號線? 常見設定是什麼? 你能給我舉個例子嗎? 例如, 如何將工作頻率設定為300Mhz?

應答300MHz訊號必須進行阻抗模擬，以計算線寬和線路與地面之間的距離； 電源線需要根據電流大小確定線寬。 通常，混合訊號PCB中不使用“線”，而是使用整個平面。 為了確保回路電阻最小，訊號線下方有一個完整的平面

20【提問】什麼樣的佈局可以達到最佳的散熱效果？

答：PCB中有3個主要熱源：（1）電子元件的熱量； （2）PC B本身的熱量； （3）從其他部件傳來的熱量。 在這3個熱源中，元件產生的熱量最大，是主要熱源，其次是PCB板產生的熱量。 從外部傳遞的熱量取決於系統的整體熱設計，暫時不考慮。 然後進行熱設計的目的是採取適當的措施和方法來降低元器件的溫度和PCB板的溫度，使系統能够在合適的溫度下正常工作。 它主要是通過减少熱量產生和加速散熱來實現的。

21[問題]您能否解釋線寬與匹配過孔大小之間的關係？

回答這個問題很好，很難說有一個簡單的比例關係，因為兩者的類比是不同的。 一種是表面傳動，另一種是環形傳動。 您可以在互聯網上找到過孔阻抗計算軟件，然後保持過孔阻抗與傳輸線阻抗相同。

22 [Question] In an ordinary PCB電路板 由MCU控制, 但沒有大電流高速訊號，其他要求不是很高, 然後在PCB的最外邊緣有一層地線來包裹整個 電路板? 會更好?

回答一般來說，只是打個完整的基礎。

23[問題]1。 我知道類比地和數位地應該連接在AD轉換晶片下的一個點上，但是如果板上有多個AD轉換晶片，我該怎麼辦？ 2、在多層電路板中，當多工器切換類比量採樣時，是否需要像AD轉換晶片那樣將類比部分和數位部分分開？

回答1。 盡可能多地將幾個ADC放在一起，並在ADC下方的一個點連接類比和數位接地； 2、根據MUX和ADC的切換速度，ADC的速度通常高於MUX的速度，囙此建議將其置於ADC下。 當然，為了安全起見，也可以在MUX下放置一個磁珠包，調試時可以根據具體情況選擇單點連接。

24[問題]在傳統的網絡電路設計中，有些使用將多個接地連接在一起。 這是一種用法嗎？ 為什麼？ 謝謝

關於你的問題，答案不是很清楚。 混合動力系統肯定有幾種類型的接地，它們最終將在一個點上連接在一起。 其目的是等電位。 每個人都需要一個共同的基礎水准作為參攷。

25【提問】如何有效處理PCB中的類比部分和數位部分、類比接地和數位接地，謝謝！

回答類比電路和數位電路應放在不同的區域，這樣類比電路的回流在類比電路區域，數位電路在數位區域，這樣數位就不會影響類比。 類比地面和數位地面處理的起點相似，數位信號的回流不能流向類比地面。

26[詢問]在PCB板設計中，類比電路和數位電路之間的地線設計有什麼不同？ 應注意哪些問題？

回答類比電路對地的主要要求是完整性、小回路和阻抗匹配。 數位信號對低頻無特殊要求； 如果速度很高，還需要考慮阻抗匹配和接地完整性。

27[詢問]通常有兩個去耦電容器，0.1和10。 如果面積比較緊，如何放置兩個電容器，哪一個放在後面更好？

答案應根據具體應用和晶片設計

我想問老師，射頻電路中通常有兩個IQ訊號。 兩根電線的長度是否需要相同？

答案嘗試在射頻電路中使用相同的方法

29[問題]高頻訊號電路的設計與普通電路的設計有什麼區別嗎？ 你能以佈線設計為例簡要說明一下嗎？

回答高頻電路的設計應考慮多個參數的影響。 在高頻訊號下，許多常見電路可以忽略不計。

忽略的參數不能忽略，囙此可能必須考慮傳輸線效應。

30【詢問】高速PCB，如何處理佈線過程中避免過孔的問題，有什麼好的建議嗎？

對於高速PCB，最好少打孔，新增訊號層，以解决新增過孔的需要。

31[詢問]在PCB板設計中如何選擇電源線的厚度？ 有什麼規定嗎？

答案可以參考：0.15*線寬（mm）=A，還需要考慮銅厚度

32[問題]當數位電路和類比電路位於同一塊多層板上時，類比地和數位地是否應佈置在不同的層上？

回答不必這樣做，但類比電路和數位電路應分開放置。

33[問題]有多少過孔更適合一般數位信號傳輸？ （120Mhz以下訊號）

答：最好不要超過兩個過孔。

34[問題]在一個既有類比電路又有數位電路的電路中，如何在設計PCB板時避免相互干擾？

回答如果類比電路與合理的輻射相匹配，通常會受到干擾。 干擾源來自設備、電源、空間和PCB； 數位電路必須是干擾源，因為它們的頻率成分很多。 解決方案一般是，合理的設備佈局、電源去耦、PCB分層，如果干擾特性大或類比部分非常敏感，可以考慮使用遮罩蓋。

35[問題]對於高速電路板，可能到處都有寄生參數。 面對這些寄生參數，我們是修正各種參數然後消除它們，還是使用經驗方法來解决它們？ 如何平衡效率和績效這一問題？

答：一般來說，應該分析寄生參數對電路效能的影響。 如果不能忽視影響，則必須解决並消除。

36【提問】鋪設多層板時應注意哪些事項？

答：多層板鋪設時，由於電源和接地層位於內層，請注意不要有浮動接地板或電源平面。 此外，確保接觸地面的過孔實際連接到接地層。 最後，有必要對一些重要的訊號添加一些測試點，以便於調試時進行量測。

37【Q】如何避免高速訊號的串擾？

答：您可以使訊號線保持較遠的距離，避免平行線，通過鋪設地面或新增保護等管道對其進行遮罩。

38[提問]我可以問一下在多層板設計中經常使用的電源板，但我是否需要在雙層板中設計電源板？

答案很難，因為您的各種訊號線幾乎都是雙層佈局

39[問題]PCB的厚度是否對電路有任何影響？ 一般如何選擇？

答案厚度對於阻抗匹配更為重要。 PCB製造商會在計算阻抗匹配時詢問電路板的厚度，PCB製造商會根據您的要求製作。

40[問題]接地板可以最小化訊號回路，但它也會與訊號線產生寄生電容。 我應該如何選擇這個？

答案取決於寄生電容是否對訊號有不可忽視的影響。 如果不能忽略，則重新考慮

41[問題]LDO輸出是用作數位電源還是類比電源？

回答如果要使用LDO為數位和類比電源供電，建議先連接類比電源。 類比電源經LC濾波後成為數位電源。

42[問題]我應該在類比Vcc和數位Vcc之間使用磁珠，還是應該在類比接地和數位接地之間使用磁珠？

答案類比VCC通過LC過濾以獲得數位VCC，並且在類比接地和數位接地之間使用磁珠。

43[詢問]如何連接LVD等差分訊號線？

回答一般需要注意：所有佈線包括周圍設備和接地層都需要對稱。

一個好的PCB設計需要能够發出盡可能少的電磁輻射，同時還要防止外部電磁輻射干擾自身。 電路應採取什麼措施防止外部電磁干擾？

回答最好的方法是遮罩，防止外部干擾進入。 例如，在電路上，當存在INA時，需要在INA之前添加RFI濾波器以濾除射頻干擾。

45[問題]如何用高時鐘頻率的快速集成電路晶片解决PCB板設計中的傳輸線效應問題？

回答這個快速集成電路晶片是什麼樣的晶片？ 如果是數位晶片，一般不考慮。 如果是類比晶片，則取決於傳輸線效應是否足以影響晶片的效能。

46[問題]在多層PCB設計中，你還需要倒銅嗎？ 如果是覆銅的，應該連接到哪一層？

回答如果內部有完整的接地板和電源板，則頂層和底層不需要鍍銅。

47【問題】在高速多層PCB設計中，如何進行阻抗模擬，使用什麼軟件？ 是否有任何問題需要特別注意？

答案您可以使用Multisim軟件類比電阻和電容的影響。

48[問題]有些設備的引脚較薄，但PCB上的跡線較厚。 連接後是否會導致阻抗不匹配？ 如果是，如何解决？

答案取決於它是什麼設備。 此外，設備的阻抗通常在資料表中給出，通常與引脚厚度無關。

49[問題]差動線通常需要等長。 如果在佈局上難以實現，是否有其他補救措施？

答案等長的問題可以用蛇形線來解决。 現在大多數PCB軟件都可以自動取等長，這非常方便。

50[問題]當用萬用表量測晶片的類比接地和數位接地介面時，萬用表是打開的。 類比接地和數位接地是否連接到多個點？

回答晶片內的接地引脚都連接在一起. 但它仍然需要連接到 PCB板. 最理想的單點接地應該是瞭解晶片類比和數位部分之間連接點的位置, 然後在 PCB板 在晶片的類比和數位邊界.