【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傳導(dǎo)性能。本文將詳解PCB高速信號電路設(shè)計(jì)中的布線規(guī)則。

規(guī)則一：高速信號走線屏蔽規(guī)則

在高速的PCB設(shè)計(jì)中，時(shí)鐘等關(guān)鍵的高速信號線，走線需要進(jìn)行屏蔽處理，如果沒有屏蔽或只屏蔽了部分，都會造成EMI的泄漏。建議屏蔽線，每1000mil，打孔接地。

圖1.高速信號線

規(guī)則二：高速信號的走線閉環(huán)規(guī)則

由于PCB板的密度越來越高，很多PCB LAYOUT工程師在走線的過程中，很容易出現(xiàn)一種失誤，即時(shí)鐘信號等高速信號網(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：高速信號的走線開環(huán)規(guī)則

規(guī)則二提到高速信號的閉環(huán)會造成EMI輻射，然而開環(huán)同樣會造成EMI輻射。

時(shí)鐘信號等高速信號網(wǎng)絡(luò)，在多層的PCB走線的時(shí)候一旦產(chǎn)生了開環(huán)的結(jié)果，將產(chǎn)生線形天線，增加EMI的輻射強(qiáng)度。

圖3.開環(huán)規(guī)則

規(guī)則四：高速信號的特性阻抗連續(xù)規(guī)則

高速信號，在層與層之間切換的時(shí)候必須保證特性阻抗的連續(xù)，否則會增加EMI的輻射。也就是說，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，否則會造成線間的串?dāng)_，增加EMI輻射。

簡而言之，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稱結(jié)構(gòu)。

圖6.拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

規(guī)則七：走線長度的諧振規(guī)則

檢查信號線的長度和信號的頻率是否構(gòu)成諧振，即當(dāng)布線長度為信號波長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

所有的高速信號必須有良好的回流路徑。盡可能地保證時(shí)鐘等高速信號的回流路徑最小。否則會極大的增加輻射，并且輻射的大小和信號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