PCBLayout工程師需要注意的地方

1、PCB工程師需要注意的地方較多的PCB工程師，他們經(jīng)常畫電腦主板，對Allegro等優(yōu)秀的工具非常的熟練，但是,非常可惜 的是，他們居然很少知道如何進(jìn)行阻抗控制，如何使用工具進(jìn)行信號完整性分析.如何使用IBIS模型我覺得真正的 PCB高手應(yīng)該還是信號完整性專家，而不僅僅停留在連連線，過過孔的基礎(chǔ)上對布通一塊板子容易，布好一塊好難。小資料對于電源、地的層數(shù)以及信號層數(shù)確定后，它們之間的相對排布位置是每一個PCB工程師都不能回避的話題；單板層的排布一般原則：元件面下面（第二層）為地平面 ，提供器件屏蔽層以及為頂層布線提供參考平面；所有信號層盡可能與地平面相鄰 ；盡量避免兩信號層直接相鄰;s主電源盡

2、可能與其對應(yīng)地相鄰 ；兼顧層壓結(jié)構(gòu)對稱。對于母板的層排布，現(xiàn)有母板很難控制平行長距離布線，對于板級工作頻率在50MHZ以上的（50MHZ 以下的情況可參照，適當(dāng)放寬），建議排布原則：元件面、焊接面為完整的地平面（屏蔽）；無相鄰平行布線層；所有信號層盡可能與地平面相鄰 ；關(guān)鍵信號與地層相鄰，不跨分割區(qū)。注：具體PCB的層的設(shè)置時，要對以上原則進(jìn)行靈活掌握，在領(lǐng)會以上原則的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際單板的需求，如：是否需要一關(guān)鍵布線層、 電源、地平面的分割情況等，確定層的排布，切忌生搬硬套，或摳住一點(diǎn)不放。以下為單板層的排布的具體探討：*四層板，優(yōu)選方案1,可用方案3方案電源層數(shù)地層數(shù)信號層數(shù)1 23 41

3、 1 1 2 S G P S2 1 2 2 G S S P3 1 1 2 S P G S方案1此方案四層PCB的主選層設(shè)置方案，在元件面下有一地平面，關(guān)鍵信號優(yōu)選布TOP層;至于層厚設(shè)置,有以下建議：滿足阻抗控制芯板（GND到POWER）不宜過厚，以降低電源、地平面的分布阻抗 ；保證電源平面的去藕 效果；為了達(dá)到一定的屏蔽效果，有人試圖把電源、地平面放在 TOP、BOTTOM層，即采用方案2 :此方案為了達(dá)到想要的屏蔽效果，至少存在以下缺陷：電源、地相距過遠(yuǎn)，電源平面阻抗較大電源、地平面由于元件焊盤等影響，極不完整由于參考面不完整，信號阻抗不連續(xù)實(shí)際上，由于大量采用表貼器件，對于器件越來越密的

4、情況下，本方案的電源、地幾乎無法作為完整的參 考平面，預(yù)期的屏蔽效果很難實(shí)現(xiàn)；方案2使用范圍有限。但在個別單板中，方案2不失為最佳層設(shè)置方案。以下為方案2使用案例；案例（特例）：設(shè)計過程中，岀現(xiàn)了以下情況：A、整板無電源平面，只有GND、PGND各占一個平面；B、整板走線簡單，但作為接口濾波板，布線的輻射必須關(guān)注；C、該板貼片元件較少，多數(shù)為插件。分析：1、由于該板無電源平面，電源平面阻抗問題也就不存在了 ；2、由于貼片元件少（單面布局），若表層做平面層，內(nèi)層走線，參考平面的完整性基本得到保證，而且第二層可鋪銅保證少量頂層走線的參考平面；3、作為接口濾波板，PCB布線的輻射必須關(guān)注，若內(nèi)層走線

5、，表層為GND、PGND，走線得到 很好的屏蔽，傳輸線的輻射得到控制；鑒于以上原因，在本板的層的排布時，決定采用方案2,即：GND、S1、S2、PGND，由于表層仍有少量短 走線，而底層則為完整的地平面，我們在S1布線層鋪銅，保證了表層走線的參考平面；五塊接口濾波板中，岀于 以上同樣的分析，設(shè)計人員決定采用方案 2,同樣不失為層的設(shè)置經(jīng)典。列舉以上特例，就是要告訴大家，要領(lǐng)會層的排布原則，而非機(jī)械照搬。方案3 :此方案同方案1類似，適用于主要器件在 BOTTOM布局或關(guān)鍵信號底層布線的情況；一般情況 下，限制使用此方案；*六層板：優(yōu)選方案3,可用方案1,備用方案2、4對于六層板，優(yōu)先考慮方案3

6、,優(yōu)選布線層S2,其次S3、 S1。主電源及其對應(yīng)的地布在4、5層，層厚設(shè)置時，增大S2-P之間的間距，縮小P-G2之間的間距（相應(yīng)縮小G1-S2層之間的間距），以減小電源平面的阻抗，減少電源對S2的影響；在成本要求較高的時候，可采用方案1,優(yōu)選布線層S1、S2，其次S3、S4,與方案1相比，方案2保證了電 源、地平面相鄰，減少電源阻抗，但S1、S2、S3、S4全部裸露在外，只有S2才有較好的參考平面；對于局部、少量信號要求較高的場合，方案4比方案3更適合,它能提供極佳的布線層 S2。*八層板：優(yōu)選方案2、3、可用方案1對于單電源的情況下，方案2比方案1減少了相鄰布線層，增加了主電源與對應(yīng)地相

7、鄰，保證了所有信號 層與地平面相鄰，代價是：犧牲一布線層；對于雙電源的情況，推薦采用方案3,方案3兼顧了無相鄰布線層、 層壓結(jié)構(gòu)對稱、主電源與地相鄰等優(yōu)點(diǎn)，但S4應(yīng)減少關(guān)鍵布線；方案4:無相鄰布線層、層壓結(jié)構(gòu)對稱，但電源平面阻抗較高；應(yīng)適當(dāng)加大3-4、5-6,縮小2-3、6-7之間層間距；方案5 :與方案4相比，保證了電源、地平面相鄰；但S2、S3相鄰,S4以P2作參考平面；對于底層關(guān)鍵 布線較少以及S2、S3之間的線間竄擾能控制的情況下此方案可以考慮；*十層板：推薦方案2、3、可用方案1、4方案3 :擴(kuò)大3-4與7-8各自間距,縮小5-6間距，主電源及其對應(yīng)地應(yīng)置于 6、7層;優(yōu)選布線層S2

8、、S3、S4,其次S1、S5;本方案適合信號布線要求相差不大的場合，兼顧了性能、成本；推薦大家使用；但需注意避免S2、S3之間平行、長距離布線；方案4: EMC效果極佳,但與方案3比,犧牲一布線層；在成本要求不高、EMC指標(biāo)要求較高、且必 須雙電源層的關(guān)鍵單板，建議采用此種方案；優(yōu)選布線層S2、S3，對于單電源層的情況，首先考慮方案2,其次 考慮方案1。方案1具有明顯的成本優(yōu)勢，但相鄰布線過多，平行長線難以控制；*十二層板：推薦方案 2、3,可用方案1、4、備用方案5以上方案中，方案2、4具有極好的EMC性能，方案1、3具有較佳的性價比；對于14層及以上層數(shù)的單板，由于其組合情況的多樣性，這里

9、不再一一列舉。大家可按照以上排布 原則,根據(jù)實(shí)際情況具體分析。以上層排布作為一般原則，僅供參考,具體設(shè)計過程中大家可根據(jù)需要的電源層數(shù)、布線層數(shù)、特殊 布線要求信號的數(shù)量、比例以及電源、地的分割情況，結(jié)合以上排布原則靈活掌握6層板以后的各個方案在哪 ？6層和8層來了*六層板,優(yōu)選方案3,可用方案1,備用方案2、4方案電源地信號1234 561114 S1 G S2S3 PS42114 S1 S2 GP S3S43123 S1 G1 S2G2P S34123 S1 G1 S2G2P S3*八層板反：優(yōu)選方案2、3、可用方案1方案電源地信號1234 56781125 S1G1S2S3 PS4G2S

10、52134 S1G1S2G2 PS3G3S43224 S1G1S2P1 G2S：3 P2S44224 S1G1S2P1 P2S3G3S45224 S1G1P1S2 S3G；2 P2S4EMC問題在布板的時候還應(yīng)該注意 EMC的抑制哦！這很不好把握，分布電容隨時存在！如何接地！PCB設(shè)計原本就要考慮很多的因素，不同的環(huán)境需要考慮不同的因素 .另外，我不是PCB工程師，經(jīng)驗(yàn)并不豐富：）地的分割與匯接接地是抑制電磁干擾、提高電子設(shè)備EMC性能的重要手段之一。正確的接地既能提高產(chǎn)品抑制電磁干擾的能力，又能減少產(chǎn)品對外的 EMI發(fā)射。接地的含義電子設(shè)備的地”通常有兩種含義：一種是 大地”（安全地），另一

11、種是系統(tǒng)基準(zhǔn)地”（信號地）。接 地就是指在系統(tǒng)與某個電位基準(zhǔn)面之間建立低阻的導(dǎo)電通路。接大地”就是以地球的電位為基準(zhǔn)，并以大地作為零電位，把電子設(shè)備的金屬外殼、電路基準(zhǔn)點(diǎn)與大地相連接。把接地平面與大地連接，往往是岀于以下考慮：A、提高設(shè)備電路系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性 ；B、靜電泄放；C、為*作人員提供安全保障。接地的目的A、安全考慮，即保護(hù)接地；B、 為信號電壓提供一個穩(wěn)定的零電位參考點(diǎn)（信號地或系統(tǒng)地）；C、屏敝接地?；镜慕拥胤绞诫娮釉O(shè)備中有三種基本的接地方式：單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、浮地。單點(diǎn)接地單點(diǎn)接地是整個系統(tǒng)中，只有一個物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn)，其他各個需要接地的點(diǎn)都連接到這一點(diǎn) 上。單點(diǎn)接地

12、適用于頻率較低的電路中（1MHZ以下）。若系統(tǒng)的工作頻率很高 ，以致工作波長與系統(tǒng) 接地引線的長度可比擬時，單點(diǎn)接地方式就有問題了。當(dāng)?shù)鼐€的長度接近于1/4波長時，它就象一根終端短路 的傳輸線，地線的電流、電壓呈駐波分布，地線變成了輻射天線，而不能起到 地”的作用。為了減少接地阻抗，避免輻射，地線的長度應(yīng)小于1/20波長。在電源電路的處理上，一般可以考慮單 點(diǎn)接地。對于大量采用的數(shù)字電路的PCB，由于其含有豐富的高次諧波，一般不建議采用單點(diǎn)接地方式。多點(diǎn)接地多點(diǎn)接地是指設(shè)備中各個接地點(diǎn)都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引線的長度最短。多點(diǎn)接地電路結(jié)構(gòu)簡單，接地線上可能岀現(xiàn)的高頻駐波現(xiàn)象顯

13、著減少，適用于工作頻率較高的（10MHZ）場合。但多點(diǎn)接地可能會導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部形成許多接地環(huán)路，從而降低設(shè)備對外界電磁場的抵御能力。在多點(diǎn)接地的情況下，要注意地環(huán)路問題，尤其是不同的模塊、設(shè)備之間組網(wǎng)時。地線回路導(dǎo)致的電磁干擾：理想地線應(yīng)是一個零電位、零阻抗的物理實(shí)體。但實(shí)際的地線本身既有電阻分量又有電抗分量，當(dāng)有電流通過該地線時，就要產(chǎn)生電壓降。地線會與其他連線（信號、電源線等）構(gòu)成回路 ，當(dāng)時變電磁場耦合 到該回路時，就在地回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并由地回路耦合到負(fù)載，構(gòu)成潛在的EMI威脅。浮地浮地是指設(shè)備地線系統(tǒng)在電氣上與大地絕緣的一種接地方式。由于浮地自身的一些弱點(diǎn)，不太適合一般的大系統(tǒng)中，其接地方式很少采用關(guān)于接地方式的一般選取原則：對于給定的設(shè)備或系統(tǒng)，在所關(guān)心的最高頻率（對應(yīng)波長為）入上 ，當(dāng)傳