在PCB設(shè)計(jì)布線規(guī)則中，有一條“關(guān)鍵信號(hào)線優(yōu)先”的原則，即電源、摸擬信號(hào)、高速信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、差分信號(hào)和同步信號(hào)等關(guān)鍵信號(hào)優(yōu)先布線。接下來(lái)接下來(lái)深圳PCB設(shè)計(jì)公司-宏力捷電子為大家詳細(xì)介紹下這些關(guān)鍵信號(hào)的布線要求。
一、模擬信號(hào)布線要求
模擬信號(hào)的主要特點(diǎn)是抗干擾性差，布線時(shí)主要考慮對(duì)模擬信號(hào)的保護(hù)。
對(duì)模擬信號(hào)的處理主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
1. 為增加其抗干擾能力，走線要盡量短。
2. 部分模擬信號(hào)可以放棄阻抗控制要求，走線可以適當(dāng)加粗。
3. 限定布線區(qū)域，盡量在模擬區(qū)域內(nèi)完成布線，遠(yuǎn)離數(shù)字信號(hào)。
二、高速信號(hào)布線要求
1. 多層布線
高速信號(hào)布線電路往往集成度較高，布線密度大，采用多層板既是布線所必須的，也是降低干擾的有效手段。合理選擇層數(shù)能大幅度降低印板尺寸，能充分利用中間層來(lái)設(shè)置屏蔽，能更好地實(shí)現(xiàn)就近接地，能有效地降低寄生電感，能有效縮短信號(hào)的傳輸長(zhǎng)度，能大幅度地降低信號(hào)間的交叉干擾等。
2. 引線彎折越少越好
高速電路器件管腳間的引線彎折越少越好。高速信號(hào)布線電路布線的引線最好采用全直線，需要轉(zhuǎn)折，可用45°折線或圓弧轉(zhuǎn)折，這種要求在低頻電路中僅僅用于提高鋼箔的固著強(qiáng)度，而在高速電路中，滿足這一要求卻可以減少高速信號(hào)對(duì)外的發(fā)射和相互間的耦合，減少信號(hào)的輻射和反射。
3. 引線越短越好
高速信號(hào)布線電路器件管腳間的引線越短越好。引線越長(zhǎng)，帶來(lái)的分布電感和分布電容值越大，對(duì)系統(tǒng)的高頻信號(hào)的通過(guò)產(chǎn)生很多的影響，同時(shí)也會(huì)改變電路的特性阻抗，導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生反射、振蕩等。
4. 引線層間交替越少越好
高速電路器件管腳間的引線層間交替越少越好。所謂“引線的層間交替越少越好”，是指元件連接過(guò)程中所用的過(guò)孔越少越好。據(jù)測(cè)，一個(gè)過(guò)孔可帶來(lái)約0.5pf的分布電容，導(dǎo)致電路的延時(shí)明顯增加，減少過(guò)孔數(shù)能顯著提高速度。
5. 注意平行交叉干擾
高速信號(hào)布線要注意信號(hào)線近距離平行走線所引入的“交叉干擾”，若無(wú)法避免平行分布，可在平行信號(hào)線的反面布置大面積“地”來(lái)大幅度減少干擾。
6. 避免分枝和樹(shù)樁
高速信號(hào)布線應(yīng)盡量避免分枝或者形成樹(shù)樁（Stub）。樹(shù)樁對(duì)阻抗有很大影響，可以導(dǎo)致信號(hào)的反射和過(guò)沖，所以我們通常在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免樹(shù)樁和分枝。采用菊花鏈的方式布線，將對(duì)信號(hào)的影響降低。
7. 信號(hào)線盡量走在內(nèi)層
高頻信號(hào)線走在表層容易產(chǎn)生較大的電磁輻射，也容易受到外界電磁輻射或者因素的干擾。將高頻信號(hào)線布線在電源和地線之間，通過(guò)電源和底層對(duì)電磁波的吸收，所產(chǎn)生的輻射將減少很多。
三、時(shí)鐘信號(hào)布線要求
在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，時(shí)鐘信號(hào)是一種在高態(tài)與低態(tài)之間振蕩的信號(hào)，決定著電路的性能。時(shí)鐘電路在數(shù)字電路中點(diǎn)有重要地位，同時(shí)又是產(chǎn)生電磁輻射的主要來(lái)源。時(shí)鐘的處理方法也是在PCB布線時(shí)需要特別重視的。在一開(kāi)始就理清時(shí)鐘樹(shù)，明確各種時(shí)鐘之間的關(guān)系，布線的時(shí)候就能處理得更好。并且時(shí)鐘信號(hào)也經(jīng)常是EMC設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，需要過(guò)EMC測(cè)試指標(biāo)的項(xiàng)目尤其要注意。
時(shí)鐘線除了常規(guī)的阻抗控制和等長(zhǎng)要求外，還需要注意以下問(wèn)題：
1. 時(shí)鐘信號(hào)盡量選擇優(yōu)選布線層。
2. 時(shí)鐘信號(hào)盡量不跨分割，更不要沿著分割區(qū)布線。
3. 注意時(shí)鐘信號(hào)與其他信號(hào)的間距，至少滿足3W。
4. 有EMC要求的設(shè)計(jì)，較長(zhǎng)的時(shí)候線盡量選擇內(nèi)層布線。
5. 注意時(shí)鐘信號(hào)的端接匹配。
6. 不要采用菊花鏈結(jié)構(gòu)傳送時(shí)鐘信號(hào)，而應(yīng)采用星型結(jié)構(gòu)，即所有的時(shí)鐘負(fù)載直接與時(shí)鐘功率驅(qū)動(dòng)器相互連接。
7. 所有連接晶振輸入/輸出端的導(dǎo)線盡量短，以減少噪聲干擾及分布電容對(duì)晶振的影響。
8. 晶振電容地線應(yīng)使用盡量寬而短的導(dǎo)線連接至器件上；離晶振最近的數(shù)字地引腳，應(yīng)盡量減少過(guò)孔。
9. 在數(shù)字電路中，通常的時(shí)鐘信號(hào)都是邊沿變化快的信號(hào)，對(duì)外串?dāng)_大。所以在設(shè)計(jì)中，時(shí)鐘線宜用地線包圍起來(lái)并多打地線也來(lái)減少分布電容，從而減少串?dāng)_；對(duì)高頻信號(hào)時(shí)鐘盡量使用低電壓關(guān)分時(shí)鐘信號(hào)并包地方式，需要注意包地打孔的完整性。
四、差分信號(hào)布線要求
差分信號(hào)，有些也稱差動(dòng)信號(hào)，用兩根完全一樣，極性相反的信號(hào)傳輸一路數(shù)據(jù)，依靠?jī)筛盘?hào)電平差進(jìn)行判決。為了保證兩根信號(hào)完全一致，在布線時(shí)要保持并行，線寬、線間距保持不變。
五、PCB設(shè)計(jì)關(guān)鍵信號(hào)如何去布線
在電路板上，差分走線必須是等長(zhǎng)、等寬、緊密靠近、且在同一層面的兩根線。
1. 等長(zhǎng)：等長(zhǎng)是指兩條線的長(zhǎng)度要盡量一樣長(zhǎng)，是為了保證兩個(gè)差分信號(hào)時(shí)刻保持相反極性。減少共模分量。
2. 等寬等距：等寬是指兩條信號(hào)的走線寬度需要保持一致，等距是指兩條線之間的間距要保持不變，保持平行。
提醒：盡量為時(shí)鐘信號(hào)、高頻信號(hào)、敏感信號(hào)等關(guān)鍵信號(hào)提供專門的布線層，并保證其最小的回路面積。采用屏蔽和加大安全間距等方法，保證信號(hào)質(zhì)量。
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