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pcb layout設計經驗談

2009-01-18
關鍵詞: LAYOUT PCB

 1. 一般規(guī)則
    1.1 PCB板上預劃分數字、模擬,、DAA信號布線區(qū)域,。
    1.2 數字、模擬元器件及相應走線盡量分開并放置於各自的布線區(qū)域內,。
    1.3 高速數字信號走線盡量短,。
    1.4 敏感模擬信號走線盡量短。
    1.5 合理分配電源和地,。
    1.6 DGND,、AGND、實地分開,。
    1.7 電源及臨界信號走線使用寬線,。
    1.8 數字電路放置於并行總線/串行DTE接口附近,DAA電路放置於電話線接口附近,。

    2. 元器件放置
    2.1 在系統(tǒng)電路原理圖中:
    a) 劃分數字,、模擬、DAA電路及其相關電路,;
    b) 在各個電路中劃分數字,、模擬,、混合數字/模擬元器件;
    c) 注意各IC芯片電源和信號引腳的定位,。

    2.2 初步劃分數字,、模擬、DAA電路在PCB板上的布線區(qū)域(一般比例2/1/1),,數字,、模擬元器件及其相應走線盡量遠離并限定在各自的布線區(qū)域內。
    Note:當DAA電路占較大比重時,,會有較多控制/狀態(tài)信號走線穿越其布線區(qū)域,,可根據當地規(guī)則限定做調整,如元器件間距,、高壓抑制,、電流限制等。

    2.3 初步劃分完畢後,,從Connector和Jack開始放置元器件:
    a) Connector和Jack周圍留出插件的位置,;
    b) 元器件周圍留出電源和地走線的空間;
    c) Socket周圍留出相應插件的位置,。

    2.4 首先放置混合型元器件(如Modem器件,、A/D、D/A轉換芯片等):
    a) 確定元器件放置方向,,盡量使數字信號及模擬信號引腳朝向各自布線區(qū)域,;
    b) 將元器件放置在數字和模擬信號布線區(qū)域的交界處。

    2.5 放置所有的模擬器件:
    a) 放置模擬電路元器件,,包括DAA電路,;
    b) 模擬器件相互靠近且放置在PCB上包含TXA1、TXA2,、RIN,、VC,、VREF信號走線的一面,;
    c) TXA1、TXA2,、RIN,、VC、VREF信號走線周圍避免放置高噪聲元器件,;
    d) 對於串行DTE模塊,,DTE EIA/TIA-232-E
    系列接口信號的接收/驅動器盡量靠近Connector并遠離高頻時鐘信號走線,以減少/避免每條線上增加的噪聲抑制器件,,如阻流圈和電容等,。

    2.6 放置數字元器件及去耦電容:
    a) 數字元器件集中放置以減少走線長度,;
    b) 在IC的電源/地間放置0.1uF的去耦電容,連接走線盡量短以減小EMI,;
    c) 對并行總線模塊,,元器件緊靠
    Connector邊緣放置,以符合應用總線接口標準,,如ISA總線走線長度限定在2.5in,;
    d) 對串行DTE模塊,接口電路靠近Connector,;
    e) 晶振電路盡量靠近其驅動器件,。

    2.7 各區(qū)域的地線,通常用0 Ohm電阻或bead在一點或多點相連,。

    3. 信號走線
    3.1 Modem信號走線中,,易產生噪聲的信號線和易受干擾的信號線盡量遠離,如無法避免時要用中性信號線隔離,。
Modem易產生噪聲的信號引腳,、中性信號引腳、易受干擾的信號引腳如下表所示:
===============================================================
| Noise Source | neutral | noise
sensitive

-----------+----------------+----------------+-----------------
VDD,GND, AGND | | 31,38,34,37 |

-----------+----------------+----------------+-----------------
Crystal | 52,53 | |

-----------+----------------+----------------+-----------------
Reset | | 35 |

-----------+----------------+----------------+-----------------
Memory BUS| 1-6,9-10,12-13 | |
| 43-50,58-68 | |

-----------+----------------+----------------+-----------------
NVRAM | | 39,42 |

-----------+----------------+----------------+-----------------
Telephone | | 7-8,36,51,54 | 24-25,30,32-33

-----------+----------------+----------------+-----------------
Audio | | | 23,26-29

-----------+----------------+----------------+-----------------
串行DTE | 40-41 | 11,14-22,55-57 |

===============================================================

===============================================================
| Noise Source | neutral | noise
sensitive

-----------+----------------+----------------+-----------------
VDD,GND, AGND | | 31,38,34,37 |

-----------+----------------+----------------+-----------------
Crystal | 52,53 | |

-----------+----------------+----------------+-----------------
Reset | | 35 |

-----------+----------------+----------------+-----------------
Memory BUS| 1-6,9-10,12-13 | |
| 43-50,58-68 | |

-----------+----------------+----------------+-----------------
NVRAM | | 39,42 |

-----------+----------------+----------------+-----------------
Telephone | | 7-8,36,51,54 | 24-25,30,32-33

-----------+----------------+----------------+-----------------
Audio | | | 23,26-29

-----------+----------------+----------------+-----------------
并行總線 | 11,14-22,40-41 | |
| 55-57 | |

===============================================================

    3.2 數字信號走線盡量放置在數字信號布線區(qū)域內,;
    模擬信號走線盡量放置在模擬信號布線區(qū)域內,;
    (可預先放置隔離走線加以限定,以防走線布出布線區(qū)域)
    數字信號走線和模擬信號走線垂直以減小交叉耦合,。

    3.3 使用隔離走線(通常為地)將模擬信號走線限定在模擬信號布線區(qū)域,。
    a) 模擬區(qū)隔離地走線環(huán)繞模擬信號布線區(qū)域布在PCB板兩面,線寬50-100mil,;
    b) 數字區(qū)隔離地走線環(huán)繞數字信號布線區(qū)域布在PCB板兩面,,線寬50-100mil,其中一面PCB板邊應布200mil寬度,。

    3.4 并行總線接口信號走線線寬>10mil(一般為12-15mil),,如/HCS、/HRD,、/HWT,、/RESET。

    3.5 模擬信號走線線寬>10mil(一般為12-15mil),,如MICM,、MICV、SPKV,、VC,、VREF、TXA1、TXA2,、RXA,、TELIN、TELOUT,。
    3.6 所有其它信號走線盡量寬,,線寬>5mil(一般為 10mil),元器件間走線盡量短(放置器件時應預先考慮),。

    3.7 旁路電容到相應IC的走線線寬>25mil,,并盡量避免使用過孔。

    3.8 通過不同區(qū)域的信號線(如典型的低速控制/狀態(tài)信號)應在一點(首選)或兩點通過隔離地線,。如果走線只位於一面,, 隔離地線可走到PCB的另一面以跳過信號走線而保持連續(xù)。

    3.9 高頻信號走線避免使用90度角彎轉,,應使用平滑圓弧或45度角,。
    3.10 高頻信號走線應減少使用過孔連接。
    3.11 所有信號走線遠離晶振電路,。

    3.12 對高頻信號走線應采用單一連續(xù)走線,,避免出現從一點延伸出幾段走線的情況。
    3.13 DAA電路中,,穿孔周圍(所有層面)留出至少60mil的空間,。
    3.14 清除地線環(huán)路,以防意外電流回饋影響電源,。
4. 電源
    4.1 確定電源連接關系,。
    4.2 數字信號布線區(qū)域中,用10uF電解電容或鉭電容與0.1uF瓷片電容并聯後接在電源/地之間.在PCB板電源入口端和最遠端各放置一處,,以防電源尖峰脈沖引發(fā)的噪聲干擾,。

    4.3 對雙面板,在用電電路相同層面中,,用兩邊線寬為 200mil的電源走線環(huán)繞該電路,。(另一面須用數字地做相同處理)
    4.4 一般地,先布電源走線,,再布信號走線,。

    5. 地
    5.1雙面板中,數字和模擬元器件(除DAA)周圍及下方未使用之區(qū)域用數字地或模擬地區(qū)域填充,,各層面同類地區(qū)域連接在一起,,不同層面同類地區(qū)域通過多個過孔相連:Modem DGND引腳接至數字地區(qū)域,,AGND引腳接至模擬地區(qū)域;數字地區(qū)域和模擬地區(qū)域用一條直的空隙隔開,。

    5.2 四層板中,使用數字和模擬地區(qū)域覆蓋數字和模擬元器件(除DAA);Modem DGND引腳接至數字地區(qū)域,,AGND引腳接至模擬地區(qū)域;數字地區(qū)域和模擬地區(qū)域用一條直的空隙隔開,。

    5.3 如設計中須EMI過濾器,應在接口插座端預留一定空間,,絕大多數EMI器件(Bead/電容)均可放置在該區(qū)域;未使用之區(qū)域用地區(qū)域填充,,如有屏蔽外殼也須與之相連。

    5.4 每個功能模塊電源應分開,。功能模塊可分為:并行總線接口,、顯示、數字電路(SRAM,、EPROM,、Modem)和DAA等,每個功能模塊的電源/地只能在電源/地的源點相連,。
    5.5 對串行DTE模塊,,使用去耦電容減少電源耦合,對電話線也可做相同處理,。

    5.6 地線通過一點相連,,如可能,使用Bead,;如抑制EMI需要,,允許地線在其它地方相連。
    5.7 所有地線走線盡量寬,,25-50mil,。
    5.8 所有IC電源/地間的電容走線盡量短,并不要使用過孔,。

    6. 晶振電路
    6.1 所有連到晶振輸入/輸出端(如XTLI,、XTLO)的走線盡量短,以減少噪聲干擾及分布電容對Crystal的影響,。XTLO走線盡量短,,且彎轉角度不小於45度。(因XTLO連接至上升時間快,,大電流之驅動器)
    6.2 雙面板中沒有地線層,,晶振電容地線應使用盡量寬的短線連接至器件上
    離晶振最近的DGND引腳,且盡量減少過孔,。

    6.3 如可能,,晶振外殼接地。
    6.4 在XTLO引腳與晶振/電容節(jié)點處接一個100 Ohm電阻,。
    6.5 晶振電容的地直接連接至 Modem的GND引腳,,不要使用地線區(qū)域或地線走線來連接電容和Modem的GND引腳,。

    7. 使用EIA/TIA-232接口的獨立Modem設計
    7.1 使用金屬外殼。 如果須用塑料外殼,,應在內部貼金屬箔片或噴導電物質以減小EMI,。
    7.2 各電源線上放置相同模式的Choke。
    7.3 元器件放置在一起并緊靠EIA/TIA-232接口的Connector,。

    7.4 所有EIA/TIA-232器件從電源源點單獨連接電源/地,。電源/地的源點應為板上電源輸入端或調壓芯片的輸出端。
    7.5 EIA/TIA-232電纜信號地接至數字地,。
    7.6 以下情況EIA/TIA-232電纜屏蔽不用接至Modem外殼;空接;通過Bead接到數字地;EIA/TIA-232電纜靠近Modem外殼處放置一磁環(huán)時直接連到數字地,。

    8. VC及VREF電路電容走線盡量短,且位於中性區(qū)域,。
    8.1 10uF VC電解電容正極與0.1uF VC電容的連接端通過獨立走線連至Modem的VC引腳(PIN24),。
    8.2 10uF VC電解電容負極與0.1uF VC電容的連接端通過Bead後用獨立走線連至Modem的AGND引腳(PIN34)。

    8.3 10uF VREF電解電容正極與0.1uF VC電容的連接端通過獨立走線連至Modem的VREF引腳(PIN25),。
    8.4 10uF VREF電解電容負極與0.1uF VC電容的連接端通過獨立走線連至Modem的VC引腳(PIN24),;注意與8.1走線相獨立。

VREF ------+--------+
┿ 10u ┿ 0.1u
VC ------+--------+
┿ 10u ┿ 0.1u
+--------+-----~~~~~---+ AGND
使用之Bead應滿足:
100MHz時,,阻抗=70W;;
額定電流=200mA;;
最大電阻=0.5W,。

    9. 電話和Handset接口
    9.1 Tip和Ring線接口處放置Choke。

    9.2 電話線的去耦方法與電源去耦類似,,使用增加電感組合體,、Choke、電容等方法,。但電話線的去耦比電源去耦更困難也更值得注意,, 一般做法是預留這些器件的位置,以便性能/EMI測試認證時調整,。

    9.3 Tip和Ring線到數字地間放置耐壓高的濾波電容(0.001uF/1KV),。

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