【導(dǎo)讀】PCB板的設(shè)計(jì)是電子工程師的必修課，而想要設(shè)計(jì)出一塊完美的PCB板也并不是看上去的那么容易。一塊完美的PCB板不僅需要做到元件選擇和設(shè)置合理，還需要具備良好的信號(hào)傳導(dǎo)性能。本文將詳解PCB高速信號(hào)電路設(shè)計(jì)中的布線規(guī)則。
規(guī)則一：高速信號(hào)走線屏蔽規(guī)則
在高速的PCB設(shè)計(jì)中，時(shí)鐘等關(guān)鍵的高速信號(hào)線，走線需要進(jìn)行屏蔽處理，如果沒(méi)有屏蔽或只屏蔽了部分，都會(huì)造成EMI的泄漏。建議屏蔽線，每1000mil，打孔接地。
圖1.高速信號(hào)線
規(guī)則二：高速信號(hào)的走線閉環(huán)規(guī)則
由于PCB板的密度越來(lái)越高，很多PCB LAYOUT工程師在走線的過(guò)程中，很容易出現(xiàn)一種失誤，即時(shí)鐘信號(hào)等高速信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，在多層的PCB走線的時(shí)候產(chǎn)生了閉環(huán)的結(jié)果，這樣的閉環(huán)結(jié)果將產(chǎn)生環(huán)形天線，增加EMI的輻射強(qiáng)度。
圖2.閉環(huán)規(guī)則
規(guī)則三：高速信號(hào)的走線開(kāi)環(huán)規(guī)則
規(guī)則二提到高速信號(hào)的閉環(huán)會(huì)造成EMI輻射，然而開(kāi)環(huán)同樣會(huì)造成EMI輻射。
時(shí)鐘信號(hào)等高速信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，在多層的PCB走線的時(shí)候一旦產(chǎn)生了開(kāi)環(huán)的結(jié)果，將產(chǎn)生線形天線，增加EMI的輻射強(qiáng)度。
圖3.開(kāi)環(huán)規(guī)則
規(guī)則四：高速信號(hào)的特性阻抗連續(xù)規(guī)則
高速信號(hào)，在層與層之間切換的時(shí)候必須保證特性阻抗的連續(xù)，否則會(huì)增加EMI的輻射。也就是說(shuō)，同層的布線的寬度必須連續(xù)，不同層的走線阻抗必須連續(xù)。
圖4.特性阻抗連續(xù)規(guī)則
規(guī)則五：高速PCB設(shè)計(jì)的布線方向規(guī)則
相鄰兩層間的走線必須遵循垂直走線的原則，否則會(huì)造成線間的串?dāng)_，增加EMI輻射。
簡(jiǎn)而言之，相鄰的布線層遵循橫平豎垂的布線方向，垂直的布線可以抑制線間的串?dāng)_。
圖5.布線方向
規(guī)則六：高速PCB設(shè)計(jì)中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)規(guī)則
在高速PCB設(shè)計(jì)中，線路板特性阻抗的控制和多負(fù)載情況下的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，直接決定著產(chǎn)品的成功還是失敗。
圖示為菊花鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，一般用于幾Mhz的情況下為益。高速PCB設(shè)計(jì)中建議使用后端的星形對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。
圖6.拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
規(guī)則七：走線長(zhǎng)度的諧振規(guī)則
檢查信號(hào)線的長(zhǎng)度和信號(hào)的頻率是否構(gòu)成諧振，即當(dāng)布線長(zhǎng)度為信號(hào)波長(zhǎng)1/4的時(shí)候的整數(shù)倍時(shí)，此布線將產(chǎn)生諧振，而諧振就會(huì)輻射電磁波，產(chǎn)生干擾。
圖7.諧振規(guī)則
規(guī)則八：回流路徑規(guī)則
所有的高速信號(hào)必須有良好的回流路徑。盡可能地保證時(shí)鐘等高速信號(hào)的回流路徑最小。否則會(huì)極大的增加輻射，并且輻射的大小和信號(hào)路徑和回流路徑所包圍的面積成正比。
圖8.回流路徑
規(guī)則九：器件的退耦電容擺放規(guī)則
退耦電容的擺放的位置非常的重要。擺放不合理根本起不到退耦的效果。其原則是：靠近電源的管腳，并且電容的電源走線和地線所包圍的面積最小。
圖9.退耦電容
