9大硬件工程師談高速PCB信號(hào)走線規(guī)則

規(guī)則一：高速信號(hào)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(hào)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(huì)造成EMI的泄漏。建議屏蔽線，每1000mil，打孔接地。

圖1 高速信號(hào)線

規(guī)則二：高速信號(hào)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(hào)等高速信號(hào)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(hào)的走線開環(huán)規(guī)則

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

時(shí)鐘信號(hào)等高速信號(hào)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(hào)的特性阻抗連續(xù)規(guī)則

高速信號(hào)，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(huì)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(huì)造成線間的串?dāng)_，增加EMI輻射。

簡(jiǎn)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(duì)稱結(jié)構(gòu)。

圖6 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

規(guī)則七：走線長(zhǎng)度的諧振規(guī)則

檢查信號(hào)線的長(zhǎng)度和信號(hào)的頻率是否構(gòu)成諧振，即當(dāng)布線長(zhǎng)度為信號(hào)波長(zhǎng)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(huì)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(hào)必須有良好的回流路徑。盡可能地保證時(shí)鐘等高速信號(hào)的回流路徑最小。否則會(huì)極大的增加輻射，并且輻射的大小和信號(hào)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