【干货】高速PCB设计的一些规则及原因分析

板儿妹0517 · 发表于 2020-4-20 11:00:01

随着当前电子产品的信号速率不断提高，“高速信号”在PCB设计中已经非常常见。因此，不管是PCB设计初学者，还是PCB设计从业者，“高速PCB设计”都是大家必须要掌握的设计技能，这其中包括PCB设计理论及设计规范与规则。

一些高速PCB设计的规则分析
1、PCB布局设计时，应充分遵守沿信号流向直线放臵的设计原则，尽量避免来回环绕。
原因分析：避免信号直接耦合，影响信号质量。
2、PCB时钟频率超过5MHZ 或信号上升时间小于5ns，一般需要使用多层板设计。
原因分析：这是PCB设计中的“55原则”。采用多层板设计信号回路面积能够得到很好的控制。
3、多层板中，单板TOP、BOTTOM 层尽量无大于50MHZ 的信号线。
原因分析：最好将高频信号走在两个平面层之间，以抑制其对空间的辐射。
4、在PCB板上，接口电路的滤波、防护以及隔离器件应该靠近接口放置。
原因分析：可以有效的实现防护、滤波和隔离的效果。
5、如果接口处既有滤波又有防护电路，应该遵从先防护后滤波的原则。
原因分析：防护电路用来进行外来过压和过流抑制，如果将防护电路放臵在滤波电路之后，滤波电路会被过压和过流损坏。
6、布局时要保证滤波电路（滤波器）、隔离以及防护电路的输入输出线不要相互耦合。
原因分析：上述电路的输入输出走线相互耦合时会削弱滤波、隔离或防护效果。
7、对于多层板，关键布线层（时钟线、总线、接口信号线、射频线、复位信号线、片选信号线以及各种控制信号线等所在层）应与完整地平面相邻，优选两地平面之间。
原因分析：关键信号线一般都是强辐射或极其敏感的信号线，靠近地平面布线能够使其信号回路面积减小，减小其辐射强度或提高抗干扰能力。
8、关键信号走线一定不能跨分割区走线（包括过孔、焊盘导致的参考平面间隙）。
原因分析：跨分割区走线会导致信号回路面积的增大。
9、关键信号线距参考平面边沿≥3H（H 为线距离参考平面的高度）。
原因分析：抑制边缘辐射效应。
10、当线路板上同时存在高、中、低速电路时，应该遵从高、中速电路远离接口。
原因分析：避免高频电路噪声通过接口向外辐射。
知识扩展：什么是“高速信号”
什么是高速信号？如何判断高速信号？Cadence公司对此做了定义：
1）凡是大于50MHz的信号，就是高速信号。
2）信号是否高速和频率没有直接关系，而是信号上升/下降沿小于50ps时就认为是高速信号。
3）当信号所在的传输路径长度大于1/6λ，信号被认为是高速信号。
4）当信号沿着传输路径传输，发生了严重的趋肤效应和电离损耗时，被认为是高速信号。
（图文内容由快点PCB整理自网络）
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