pcb layout設(shè)計經(jīng)驗談

?1. 一般規(guī)則
??? 1.1 PCB板上預(yù)劃分?jǐn)?shù)字、模擬、DAA信號布線區(qū)域。
??? 1.2 數(shù)字、模擬元器件及相應(yīng)走線盡量分開并放置於各自的布線區(qū)域內(nèi)。
??? 1.3 高速數(shù)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(shù)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?jǐn)?shù)字、模擬、DAA電路及其相關(guān)電路；
??? b) 在各個電路中劃分?jǐn)?shù)字、模擬、混合數(shù)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?jǐn)?shù)字、模擬、DAA電路在PCB板上的布線區(qū)域(一般比例2/1/1)，數(shù)字、模擬元器件及其相應(yīng)走線盡量遠離并限定在各自的布線區(qū)域內(nèi)。
??? Note:當(dāng)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(jù)當(dāng)?shù)匾?guī)則限定做調(diào)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(yīng)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(zhuǎn)換芯片等)：
??? a) 確定元器件放置方向，盡量使數(shù)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(shù)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(qū)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(shù)字元器件及去耦電容：
??? a) 數(shù)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(yīng)用總線接口標(biāo)準(zhǔn)，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(qū)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(chǎn)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(chǎn)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(shù)字信號走線盡量放置在數(shù)字信號布線區(qū)域內(nèi)；
??? 模擬信號走線盡量放置在模擬信號布線區(qū)域內(nèi)；
??? (可預(yù)先放置隔離走線加以限定，以防走線布出布線區(qū)域)
??? 數(shù)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(shù)字區(qū)隔離地走線環(huán)繞數(shù)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(yīng)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(yīng)預(yù)先考慮)。

??? 3.7 旁路電容到相應(yīng)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(yīng)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(zhuǎn)，應(yīng)使用平滑圓弧或45度角。
??? 3.10 高頻信號走線應(yīng)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(yīng)采用單一連續(xù)走線，避免出現(xiàn)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(guān)系。
??? 4.2 數(shù)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(lián)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(shù)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(shù)字和模擬元器件(除DAA)周圍及下方未使用之區(qū)域用數(shù)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(shù)字地區(qū)域，AGND引腳接至模擬地區(qū)域;數(shù)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(shù)字和模擬地區(qū)域覆蓋數(shù)字和模擬元器件(除DAA)；Modem DGND引腳接至數(shù)字地區(qū)域，AGND引腳接至模擬地區(qū)域;數(shù)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(shè)計中須EMI過濾器，應(yīng)在接口插座端預(yù)留一定空間，絕大多數(shù)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(yīng)分開。功能模塊可分為：并行總線接口、顯示、數(shù)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(zhuǎn)角度不小於45度。(因XTLO連接至上升時間快，大電流之驅(qū)動器)
??? 6.2 雙面板中沒有地線層，晶振電容地線應(yīng)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(shè)計
??? 7.1 使用金屬外殼。如果須用塑料外殼，應(yīng)在內(nèi)部貼金屬箔片或噴導(dǎo)電物質(zhì)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(yīng)為板上電源輸入端或調(diào)壓芯片的輸出端。
??? 7.5 EIA/TIA-232電纜信號地接至數(shù)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(shù)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(shù)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(yīng)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(yù)留這些器件的位置，以便性能/EMI測試認證時調(diào)整。

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

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