PCB科技 - PCB佈局的一些基本規則

由於功率層和地層之間的電場是可變的，電磁干擾將從板的邊緣輻射出來。 這叫做邊緣效應。

解決方案是縮小電源層, 囙此電場僅在接地層範圍內傳導. Taking an H (dielectric thickness between power supply and ground) as a unit, 如果電場縮進20h, 70%的電場可以限制在地平面的邊緣, 98%的電場可限制在100h以內.

PCB佈局的其他注意事項

1、總則

1.1數位、類比和DAA訊號佈線區域預先劃分在PCB上。

1.2數位和類比組件以及相應的佈線應盡可能分開，並放置在各自的佈線區域。

1.3高速數位信號路由應盡可能短。

1.4靈敏類比信號路由應盡可能短。

1.5合理分配電源和接地。

1.6 DGND、agnd和磁場分離。

1.7電源和關鍵訊號路由應使用寬電線。

1.8數位電路位於並行匯流排/串列DTE介面附近，DAA電路位於電話線介面附近。

PCB佈線的基本規則和技巧

2、構件放置

2.1系統電路原理圖中：

a）劃分數位、類比、DAA電路及其相關電路；

b）在每個電路中劃分數位、類比和混合數位/類比組件；

c）注意每個IC晶片的電源和訊號引脚的定位。

2.2初步劃分PCB上數位、類比和DAA電路的佈線區域（一般為2/1/1）。 數位和類比元件及其相應的佈線應盡可能遠離並限制在各自的佈線區域內。

注：當DAA電路占較大比例時，將有更多的控制/狀態訊號通過其佈線區域佈線，可根據當地規則進行調整，如元件間距、高壓抑制、電流限制等。

2.3初步劃分後，從連接器和插孔放置部件：

a）在連接器和插孔周圍放置挿件；

b）為組件周圍的電源和接地佈線留出空間；

c）將相應的挿件放在插座周圍。

2.4第一位混合組件（如數據機設備、a/D、D/a轉換晶片等）：

a）確定元件的放置方向，儘量使數位信號和類比信號引脚面向各自的佈線區域；

b）將組件放置在數位和類比信號佈線區域的連接處。

2.5放置所有模擬器：

a）放置類比電路元件，包括DAA電路；

b）模擬器彼此靠近，放置在包含txa1、TXA2、Rin、VC和VREF訊號佈線的PCB的一側；

c）避免在txa1、TXA2、Rin、VC和VREF訊號接線周圍放置高雜訊元件；

d）對於串列DTE模塊，DTE EIA/tia-232-e

串聯介面訊號的接收器/驅動器應盡可能靠近連接器，遠離高頻時鐘訊號路由，以减少/避免每條線路上雜訊抑制裝置的新增，如扼流圈和電容。

2.6放置數位元件和去耦電容器：

a）數位元件集中放置，减少佈線長度；

b）在IC的電源/接地之間放置一個0.1uF去耦電容器，連接路徑應盡可能短，以减少EMI；

c）對於並行匯流排模塊，組件彼此靠近

連接器邊緣的放置應符合應用匯流排介面標準，如ISA匯流排佈線長度限制為2.5in；

d）對於串列DTE模塊，介面電路靠近連接器；

e）晶體振盪器電路應盡可能靠近其驅動器。

2.7每個區域的地線通常連接在一個或多個電阻為0歐姆的點或軸承上。

3、訊號路由

3.1在數據機訊號路由中，應盡可能遠離易受雜訊影響的訊號線和易受干擾的訊號線。 如果不可避免，應使用中性訊號線進行隔離。

訊號引脚、中性訊號引脚和易受數據機干擾的訊號引脚如下表所示：

數據機訊號線

RS-232C串口訊號分為3類：傳輸訊號、接觸訊號和地線

（1）傳輸訊號：指TXD（傳輸數據訊號線）和RXD（接收數據訊號線）。 通過TXD傳輸和通過RXD接收的資訊格式為：傳輸單元（位元組）由起始比特、數據比特、同位比特和停止比特組成。

（2）接觸訊號：指RTS、CTS、DTR、DSR、DCD、RI訊號，其功能為：

RTS（請求傳輸）是PC發送到數據機的接觸訊號。 高電平表示電腦請求向數據機傳輸數據

CTS（清除傳輸）是數據機發送到PC的接觸訊號。高電平表示數據機響應PC發送的RTS訊號，並準備將數據發送到遠程數據機。

DTR（data terminal ready，數據終端就緒）是PC發送到數據機的接觸訊號。 高功率荧幕表示電腦已準備就緒，可以在本地數據機和遠程數據機之間建立通信通道。 如果是低功耗荧幕，請強制數據機終止通信。

DSR（data device ready，數據設備就緒）是數據機發送到PC的接觸訊號。它訓示本地數據機的工作狀態。 高電平表示數據機未處於測試呼叫狀態，可以與遠程數據機建立通道。

DCD（傳輸檢測）是數據機發送到PC的狀態訊號。高電平表示本地DCE從遠程數據機接收載波訊號。

RI（振鈴訓示）是數據機發送到PC的狀態訊號。高電平表示本地數據機從遠程數據機接收振鈴訊號。

（3）地線訊號（GND）為連接的PC和數據機提供相同的潜在參考點。

56K高速數據機是1997年推出的撥號高速數據機。 由於採用了與33.6k完全不同的調製解調科技，其傳輸速率高於傳統電話線上33.6kbps的極限速率，其工作原理和應用要求也不同於33.6k高速數據機。

DTE和DCE之間的連接標準包括cctv。 10月26日；

3.2數位信號配線應盡可能放置在數位信號配線區內；

類比信號配線應盡可能置於類比信號配線區；

（可以預先放置隔離接線，以限制接線，防止接線擴展到接線區域之外）

數位信號佈線與類比信號佈線垂直，以减少交叉耦合。

3.3使用隔離佈線（通常接地）將類比信號佈線限制在類比信號佈線區域。

a）類比區的隔離接地佈線圍繞類比信號佈線區，佈線區佈置在PCB板的兩側，線寬為50-100mil；

b）數位區域的隔離佈線應圍繞數位信號佈線區域，佈線區域應佈置在PCB兩側，線寬為50-100mil，一塊PCB的邊緣應佈置寬度為200mil。

3.4並行匯流排介面訊號接線線寬“10mil（一般為12-15mil），如/HCS、/HRD、/HWT、/reset。

3.5類比信號佈線寬度：10mil（一般為12-15mil），如MICM、micv、spkv、VC、VREF、txa1、TXA2、RXa、Telin、telout等。

3.6所有其他訊號的佈線應盡可能寬，線寬應為5MIL（一般為10mil），組件之間的佈線應盡可能短（放置組件時應提前考慮）。

3.7旁路電容器至相應IC的佈線線寬應為25mil，並應儘量避免過孔。

3.8穿過不同區域的訊號線（如典型的低速控制/狀態訊號）應在一點（首選）或兩點穿過隔離地線。 如果佈線僅在一側，隔離地線可以連接到PCB的另一側，以跳過訊號佈線並保持連續性。

3.9高頻訊號佈線應避免90度角彎曲，應採用平滑圓弧或45度角。

3.10高頻訊號佈線應减少通孔連接的使用。

3.11所有訊號路由應遠離晶體振盪器電路。

3.12高頻訊號路由應採用單段連續路由，避免從一點延伸多段路由。

3.13在DAA回路中，在穿孔周圍（所有層）留出至少60ml的空間。

3.14清除接地回路，防止意外電流迴響影響電源。

4、電源

4.1確定電源連接關係。

4.2在數位信號佈線區域，10uF電解電容器或鉭電容器與0.1uF陶瓷片式電容器並聯，然後連接在電源/接地之間。 在PCB板的電源輸入端和最遠端放置一個，以防止功率峰值脈衝引起的雜訊干擾。

4.3對於雙面板，在電源電路的同一層中，用兩側線寬為200mil的電源線環繞電路。 （另一側的數位應相同）

4.4一般應先敷設電源線，再敷設訊號線。

5、土地

5.1在雙面板中，數位和類比組件（DAA除外）周圍和下方的未使用區域用數位或類比區域域填充。 將不同級別的相同區域域連接在一起，不同級別的相同區域域通過多個通道連接：數據機DGND引脚連接到數位區域，AGND引脚連接到類比區域； 數位和類比區域由一個直線間隙隔開。

5.2在四層面板中，使用數位和類比區域覆蓋數位和類比組件（DAA除外）； 數據機DGND引脚連接到數位區域，AGND引脚連接到類比區域； 數位和類比區域由一個直線間隙隔開。

5.3如果設計中需要EMI濾波器，則應在介面的插座端預留空間，以便放置大多數EMI設備（磁珠/電容器）。 未使用的區域充滿了區域，必須連接到遮罩外殼。

5.4各模塊的電源應分開。 功能模組可分為：並行匯流排介面、顯示器、數位電路（SRAM、EPROM、數據機）、DAA等。每個功能模組只能在電源/接地點連接電源/接地。

5.5對串列DTE模塊，使用去耦電容减少功率耦合，也可以對電話線執行相同操作。

5.6地線通過一個點連接，如有可能，使用胎圈； 如果需要EMI抑制，允許接地線連接到其他地方。

5.7所有接地線應盡可能寬，25-50密耳。

5.8所有IC電源/接地電容器盡可能短，不得使用通孔。

6、晶體振動電路

6.1連接到晶體輸入/輸出（例如XTLI、XTLO）的所有線路盡可能短，以减少雜訊干擾和分佈電容對晶體的影響。 XTLO盡可能短，轉彎角度不小於45度。 （由於XTLO連接到快速上升時間，囙此驅動電流大）

6.2雙盤無地線層。 晶體電容接地線應連接到設備上距離晶體振盪最近的DGND引脚，並使用盡可能短的電線，並儘量減少通孔。

6.3如有可能，晶體外殼接地。

6.4在XTLO引脚和晶體振盪器/電容器節點之間連接100歐姆電阻。

6.5晶體振動電容器直接連接到數據機的GND引脚。 不要使用接地區域或地線將電容連接到數據機的GND引脚。

使用EIA/TIA-232介面的獨立數據機設計

7.1使用金屬外殼。 如果需要塑膠外殼，則應在內部使用金屬箔或導電噴霧，以减少電磁干擾。

7.2在每條電源線上放置相同的模式扼流圈。

帶有7.3個組件的連接器，放置在EIA/TIA-232介面附近。

7.4所有EIA/TIA-232設備均與電源點分開連接至電源/接地。 電源/接地源應為電路板上的電源輸入或電壓調節器晶片的輸出。

7.5 EIA/TIA-232電纜通過訊號連接至數位接地。

對於類比信號，給出了更多細節：

類比電路的設計對工程師來說是最困難也是最致命的部分。 雖然現時數位電路和大規模集成電路的發展非常迅速，但類比電路的設計仍然不可避免，有時是數位電路無法替代的，比如射頻射頻電路的設計！ 這裡總結了類比電路設計中應注意的問題。 有些純粹是經驗。 我們希望你能多加評論！

（1）為了獲得穩定性好的迴響電路，通常需要在迴響環外設定一個小電阻或扼流圈，為電容性負載提供緩衝。

（2）集成迴響電路通常需要一個小電阻（約560歐元）串聯，每個集成電容器的電阻大於10 pF。

（3）不要在迴響回路外使用有源電路來過濾或控制EMC的射頻頻寬，而只能使用無源元件（最好是RC電路）。 積分迴響僅在開環增益大於閉環增益的頻率下有效。 在較高頻率下，積分電路無法控制頻率回應。

（4）為了獲得穩定的線性電路，必須通過無源濾波器或其他抑制方法（如光電隔離）保護所有連接。

（5）使用EMC濾波器，IC相關濾波器應連接到本地0V參攷平面。

（6）輸入和輸出濾波器應放置在外部電纜的連接處。 由於天線效應，任何沒有遮罩系統的接線都需要進行過濾。 採用數位信號處理或開關模式的轉換器遮罩系統內的接線處也需要濾波。

（7）與數位IC一樣，類比IC電源和接地參攷引脚需要高品質的射頻去耦。 然而，類比IC通常需要在低頻下進行功率去耦，因為類比元件的功率雜訊抑制比（PSRR）新增很少，超過1 KHz。 RC或LC濾波器應用於每個運算放大器、比較器和資料轉換器的類比電源線上。 電力濾波器的轉角頻率應補償裝置的PSRR轉角頻率和斜率，以在整個工作頻率範圍內獲得所需的PSRR。 2 p%U-S； Y3 A8 f

（8）對於高速類比信號，根據其連接長度和通信的最高頻率，傳輸線科技是必要的。 即使對於低頻訊號，使用傳輸線科技也可以提高其抗干擾能力，但缺少匹配得當的傳輸線會產生天線效應。

（9）避免使用對電場非常敏感的高阻抗輸入或輸出。

（10）由於大多數輻射是由共模電壓和電流產生的，並且由於環境中的大多數電磁干擾是由共模問題引起的，囙此類比電路中的平衡發送和接收（差模）科技將具有良好的EMC效果並减少串擾。 平衡電路（差分電路）驅動器不使用0V參攷系統作為回流回路，囙此避免了大電流回路，從而减少了射頻輻射。

（11）比較器必須具有滯後（正回饋），以防止由於雜訊和干擾導致的錯誤輸出轉換，並防止中斷點處的振盪。 不要使用比您需要的更快的比較器（在滿足您的要求的同時，將dV/dt保持在盡可能低的水准）。

（12）一些類比IC對射頻場特別敏感，囙此通常需要使用安裝在PCB上並連接到PCB接地表面的小型金屬遮罩盒來遮罩此類類比元件。 注意確保其散熱條件。

CPLD是複雜PLD的簡稱。 顧名思義，它是一個比PLD更複雜的邏輯元件。 CPLD是一種高集成度的邏輯元件。 由於其高度集成，它具有提高效能、提高可靠性、减少PCB面積和降低成本的優點。 CPLD元件基本上是許多邏輯塊的組合。 每個邏輯塊類似於一個簡單的PLD元素（如22V10）。 邏輯塊之間的關係由可變連接結構組成，這些結構綜合了整個邏輯電路。

常見的CPLD組件是Altera的Max5000和Max7000系列。 Cypress的Max340和Flash370系列，一般來說，CPLD元件的門計數在1000到7000門之間。