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这20个PCB设计规则,得收藏好了

2021-11-22  TangMouXi...

PCB设计中,需要遵循很多规则,以保证PCB质量,今天诚哥汇总了20个,抓紧收藏吧。

1、3W规则

为了减少线间串扰,应保证线间距足够大,当线中心间距不少于3倍线宽时,则可保持70%的电场不互相干扰,称为3W规则,使用10W的间距时,可以达到98%的电场不互相干扰。

2、20H规则

由于电源层与地层之间的电场是变化的,在板的边缘会向外辐射电磁干扰,称为边沿效应。

解决的办法是将电源层内缩,使得电场只在接地层的范围内传导。以一个H(电源和地之间的介质厚度)为单位,若内缩20H则可以将70%的电场限制在接地层边沿内;内缩100H则可以将98%的电场限制在内。

3、五-五规则

印制板层数选择规则,即时钟频率到5MHz或脉冲上升时间小于5ns,则PCB板须采用多层板,这是一般的规则,有的时候出于成本等因素的考虑,采用双层板结构时,这种情况下,最好将印制板的一面做为一个完整的地平面层。

4、地线回路规则

  • 环路最小规则,即信号线与其回路构成的环面积要尽可能小,环面积越小,对外的辐射越少,接收外界的干扰也越小;

  • 在地平面分割时,要考虑到地平面与重要信号走线的分布,防止由于地平面开槽等带来的问题;

  • 在双层板设计中,在为电源留下足够空间的情况下,应该将留下的部分用参考地填充,且增加一些必要的孔,将双面地信号有效连接起来,对一些关键信号尽量采用地线隔离;

    对一些频率较高的设计,需特别考虑其地平面信号回路问题,建议采用多层板为宜。

5、串扰控制

串扰(Cross Talk)是指PCB上不同网络之间因较长的平行布线引起的相互干扰,主要是由于平行线间的分布电容和分布电感的作用,克服串扰的主要措施是:

  • 加大平行布线的间距,遵循3W规则;

  • 在平行线间插入接地的隔离线;

  • 减小布线层与地平面的距离;

6、屏蔽保护

对应地线回路规则,实际上也是为了尽量减小信号的回路面积,多见于一些比较重要的信号,如时钟信号,同步信号;对一些特别重要,频率特别高的信号,应该考虑采用铜轴电缆屏蔽结构设计,即将所布的线上下左右用地线隔离,而且还要考虑好如何有效的让屏蔽地与实际地平面有效结合。

7、走线方向控制

即相邻层的走线方向成正交结构,避免将不同的信号线在相邻层走成同一方向,以减少不必要的层间窜扰。(相邻层信号不平行即可,实际情况不一定非要正交,受限于走线空间)

考虑到空间有限时,特别是信号速率较高时,插入地平面隔离各布线层,用地信号线隔离各信号线。

8、走线的开环检查规则

不容许出现浮空多余的走线,为了避免产生'天线效应',减少不必要的干扰辐射。

9、阻抗匹配检查规则

同一网络的布线宽度应保持一致,线宽的变化会造成线路特性阻抗的不均匀,当传输的速度较高时会产生反射,在设计中应该尽量避免这种情况。

在某些条件下,如接插件引出线,BGA封装的引出线类似的结构时,可能无法避免线宽的变化,应该尽量减少中间不一致部分的有效长度。

10、走线匹配规则

在高速数字电路中,当PCB布线的延迟时间大于信号上升时间(或下降时间)的1/4时,该布线即可以看成传输线,为了保证信号的输入和输出阻抗与传输线的阻抗正确匹配,可以采用多种形式的匹配方法,所选择的匹配方法与网络的连接方式和布线的拓朴结构有关。

11、走线闭环检查规则

防止信号线在不同层间形成自环,在多层板设计中容易发生此类问题,自环将引起辐射干扰。

12、走线分支长度控制规则

尽量控制分枝的长度,一般的要求是Tdelay<=Trise/20。

13、走线谐振规则

主要针对高频信号设计而言,即布线长度不得与其波长成整数倍关系,以免产生谐振现象。

14、走线长度控制规则

即短线规则,走线尽量短,特别是重要的信号线如时钟线。

15、倒角规则

走线避免出现直角和锐角。

16、器件去耦规则

添加必要的去耦电容,电源先经过电容滤波后再给器件使用,去耦电容遵从靠近原则。

17、器件布局分区规则

不同频率的器件,一般高速放在接口处,关于地平面,考虑将两者的地分割,然后在接口处单点连接。

对混合电路,有的将数字和模拟分别放在PCB的两面,中间用地层隔离。

18、孤立铜区控制规则

孤立铜区的出现,将带来一些不可预知的问题,因此将孤立铜区与别的信号相接,有助于改善信号质量,通常是将孤立铜区接地或删除。

19、电源与地线层的完整性规则

对于导通孔密集的区域,要注意避免孔在电源和地层的挖空区域相互连接,形成对平面层的分割,从而破坏平面层的完整性,并进而导致信号线在地层的回路面积增大。

20、重叠电源与地线层规则

不同电源层在空间上要避免重叠。主要是为了减少不同电源之间的干扰,特别是一些电压相差很大的电源之间,电源平面的重叠问题一定要设法避免,难以避免时可考虑中间隔地层。

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