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一、PCB布局布線的建議的意義
PCB布局布線的建議是一個(gè)高附加值的任務(wù)，它的目的在于完成高EMC性能PCB 設(shè)計(jì)，同時(shí)將由于EMC問(wèn)題而產(chǎn)生的PCB布局布線成本最小化。PCB布局布線的建議 的核心包括以下三方面：
l 指出關(guān)鍵EMC器件的在PCB中的相對(duì)位置；
l 指岀PCB中哪些區(qū)域需要進(jìn)行完整的地平面設(shè)計(jì)，并將該地平面的阻抗最小化；
l 串?dāng)_防止的處理。
它的具體內(nèi)容包括兩方面：
l 書(shū)面的建議描述；
l PCB布局布線建議示意圖。
完成PCB布局布線建議后，在電子工程師將原理圖送到CAD小組進(jìn)行布局布線設(shè)計(jì) 前，EMC專家需要與CAD的專家和工程師進(jìn)行充分的溝通，將所需表達(dá)的意見(jiàn)充分傳 達(dá)給CAD的專家和工程師。
二、PCB層數(shù)及各層的分配
從EMC方面考慮，除非2層板也能設(shè)計(jì)出較為完整地平面，否則最好采用帶有地層 和電源層的4層以上的PCB。實(shí)踐證明，4層板與2層板相比，4層板能取得高于2層板 100%的EMC性能。但要注意：4層板以上，并非層數(shù)越多越好。2層板通常地平面很難 設(shè)計(jì)完整，如果使用2層板，那么工程師要特別注意地平面的設(shè)計(jì)。
PCB層排布的一般原則：
l?元件面下面(第2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;
l 所有信號(hào)層盡可能與地平面相鄰；
l 盡量避免兩信號(hào)層直接相鄰；
l 主電源盡可能與其對(duì)應(yīng)地相鄰。
4層PCB層的層排布方式見(jiàn)表
| 方案 | 電源層數(shù) | 地層數(shù) | 信號(hào)層數(shù) | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1 | 1 | 1 | 2 | S | G | P | S |
| 2 | 1 | 1 | 2 | G | S | S | P |
| 3 | 1 | 1 | 2 | S | P | G | S |
方案1為4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(hào)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(guò)厚，以降低電源、地平面的分布阻抗；保證電源平面的去耦效果。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。用此方案往往是試圖達(dá)到想要的屏蔽效果，但至少存在以下缺陷：
?電源、地相距過(guò)遠(yuǎn)，電源平面阻抗較大。
?由于元件焊盤(pán)等影響，電源、地平面極不完整。
?由于參考面不完整，信號(hào)特性阻抗不連續(xù)。
實(shí)際上，對(duì)于PCB中器件越來(lái)越密的情況下，本方案的電源、地幾乎無(wú)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的使用范圍有限。但在個(gè)別單板中，方案2不失為最佳層設(shè)置方案。
方案3同方案1類似，適用于主要器件在BOTTOM布局或關(guān)鍵信號(hào)底層布線的情況；一般情況下，限制使用此方案。
6層PCB層的層排布方式見(jiàn)表
| 方案 | 電源 | 地 | 信號(hào) | 1 | 2 | 3* | 4 | 5 | 6 |
| 1 | 1 1 |
— 1 |
4 | S1 | G | S2 | S3?> | P | S4 |
| 2 | 1 | 1 | 4 | S1 | S2 | G | P | S3 | S4 |
| 3 | 1 | 2 | 3 | S1 | G1 | S2 | P | G2 | S3 |
| 4 | 1 | 2 | 3 | S1 | G1 | S2 | G2 | P | S3 |
對(duì)于6層板，優(yōu)先考慮方案3,優(yōu)選布線層S2,其次S3、S1。主電源及其對(duì)應(yīng)的地布在4、5層，層厚設(shè)置時(shí)，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(duì)S2的影響。
在成本要求較高的時(shí)候，可采用方案1,優(yōu)選布線層SI、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SI、S2、S3、S4全部裸露在 外，只有S2才有較好的參考平面。對(duì)于局部、少量信號(hào)要求較高的場(chǎng)合，方案4比方案3更適合，它能提供極佳的布線 層S2。
8層PCB層的層排布方式
| 方案 | 電源 | 地 | 信號(hào) | 1 | 2 | 3 | 4?. | 5?j | 6 | 7 | 8 |
| 1 | 1 | 2 | 5 | S1 | G1?? | S2 | 'S3 ； | P | S4 | G2 | S5 |
| 2 | 1 | ,3 | 4 | S1 | -?G1 | S2 | G2?- | P?” | S3 . | G3?1 | 'S4 -1 |
| 3 | 2 | 2、 | :4.. | S1 . | ；G1 | S2 | P1 | G2 | S3 . | P2 R | S4 |
| 4 | 2 | 2 | 4 | S1?: | G1 | S2 | P1 | P2 | S3?, | G3 | S4 |
| 5 | 2 | 2 | 4 | S1 | G1 | P1 | S2 | S3 | G2 | P2 | S4 |
對(duì)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(duì)應(yīng)地相鄰，保證了所有信號(hào)層與地平面相鄰，代價(jià)是犧牲一布線層；對(duì)于雙電源的情況，推薦采 用方案3,方案3兼顧了無(wú)相鄰布線層、層壓結(jié)構(gòu)對(duì)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(wú)相鄰布線層、層壓結(jié)構(gòu)對(duì)稱，但電源平面阻抗較高，應(yīng)適當(dāng)加 大3?4、5?6之間層間距，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(duì)于底層關(guān)鍵布線較少以及S2、S3之間的線間串?dāng)_能控制的情況下此方案可以考慮。
三、地平面和電源平面在PCB層中的位置
層的放置以電快速瞬變脈沖群測(cè)試原理為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)共模電流流向的分析來(lái)確定。
對(duì)于浮地設(shè)備來(lái)說(shuō)，大多數(shù)情況下，可以把GND層當(dāng)成是屏蔽層，用來(lái)泄放共模干擾電 流，AGND必須放置在沒(méi)有被共模干擾耦合到的層和位置。（注：這里描述的AGND通 常為產(chǎn)品中的模擬電路，其電平較低，噪聲容限較低，較容易受干擾。）
PCB電源的層數(shù)由其電源種類數(shù)量決定。對(duì)于單一電源供電的PCB, 一個(gè)電源平面足夠 了；對(duì)于多種電源，若互不交錯(cuò)，可考慮采取電源層分割（保證相鄰層的關(guān)鍵信號(hào)布線不跨 分割區(qū)）；對(duì)于電源互相交錯(cuò)（尤其是像8260等IC,多種電源供電，且互相交錯(cuò)）的單板, 則必須考慮采用2個(gè)或2個(gè)以上的電源平面，
每個(gè)電源平面的設(shè)置需滿足以下條件：
l 單一電源或多種互不交錯(cuò)的電源；
l 相鄰層的關(guān)鍵信號(hào)不跨分割區(qū)。
地的層數(shù)除滿足電源平面的要求外，還要考慮：
l 元件面下面（第2層或倒數(shù)第2層）有相對(duì)完整的地平面；
l 高頻、高速、時(shí)鐘等關(guān)鍵信號(hào)有一相鄰地平面。
l 關(guān)鍵電源有一對(duì)應(yīng)地平面相鄰。
四、指出敏感元器件在PCB中放置的相對(duì)位置
敏感元器件一般放置在電路板的當(dāng)中位置，并且在PCB中沒(méi)有耦合的層上，例如圖&10?中，信號(hào)及元件面1為沒(méi)有耦合的面，這一層中沒(méi)有共模電流流過(guò)。信號(hào)及元件面2為存在共 模電流耦合的層，這一層中共模電流會(huì)流過(guò)，自然器件置于該層中，將受更嚴(yán)重的干擾。
濾波電容通常放置在被濾波器件的相應(yīng)管腿附近，或在共模電流泄放的路徑中。所有?的濾波電容的連接不能用長(zhǎng)線的方式，而要保證低阻抗的連接，比較好的做法是，濾波電容引線長(zhǎng)寬比小于3,至少要做到小于5。
六、地平面的設(shè)計(jì)
共模電流流過(guò)的區(qū)域必須具有完整的地平面，完整地平面意味著一塊沒(méi)有任何過(guò)孔、?開(kāi)槽、裂縫且長(zhǎng)寬比小于3的PCB銅箔。以下幾個(gè)地方通常需要使用完整地平面：
（1）共模電流的泄放路徑上；
（2）有共模電流流過(guò)的兩個(gè)器件的地管腿之間；?⑶ 端口上的濾波器電容、芯片去耦電容、旁路電容與地之間的互連線。
為了更好地實(shí)現(xiàn)PCB中的完整地平面設(shè)計(jì)，建議在PCB布局確定后，先將所需要的
完整地平面布置好，并將需要進(jìn)行完整地平面設(shè)計(jì)的區(qū)域設(shè)定為不能有任何過(guò)孔、開(kāi)槽、?裂縫等的區(qū)域，然后進(jìn)行印制線布線設(shè)計(jì)。這樣可以防止先把印制線布置好后，發(fā)現(xiàn)某區(qū)?域的地平面不完整，而再進(jìn)行修改帶來(lái)的時(shí)間浪費(fèi)（通常這個(gè)時(shí)候再進(jìn)行修改，難度也會(huì)?增加）。（注：當(dāng)共模電流流過(guò)GND時(shí)，并不是整個(gè)PCB的GND平面需要完整地平面，這也
是不可行的，只是在以上3點(diǎn)描述的地方需要完整地平面。）
七、模擬地地平面的設(shè)計(jì)
這里所述的模擬地AGND通常是產(chǎn)品中電平較低、對(duì)干擾比較敏感的電路的參考地。該平面必須設(shè)計(jì)在既沒(méi)有共模耦合、也沒(méi)有共模電流流過(guò)的位置上。如果沒(méi)有辦法避免共 模電流流過(guò)AGND,那么共模電流流過(guò)的路徑必須為完整地平面（完整地平面意味著一 塊沒(méi)有任何過(guò)孔、開(kāi)槽、裂縫且長(zhǎng)寬比小于3的PCB銅箔）。
八、電源平面的設(shè)計(jì)
電源是產(chǎn)品電路的主電源，該平面通常在保證沒(méi)有串?dāng)_發(fā)生的情況下盡可能大。?并且VCC平面盡量做到與GND地平面鄰近，以增加電源平面與地平面之間的層間電容, 這對(duì)高頻去耦有效。
九、串?dāng)_防止的處理方式
“臟”（紅色）的信號(hào)線、特殊處理的時(shí)鐘信號(hào)線、高速信號(hào)線（特殊顏 色）與“干凈”（綠色）信號(hào)線之間必須考慮串?dāng)_問(wèn)題，處理串?dāng)_的方式一般有：
l 對(duì)信號(hào)線進(jìn)行包地（圖8-11）處理，在互為串?dāng)_的信號(hào)線之間插入地線。
l 把信號(hào)線分布在不同的層中，其間有GND地層隔離。同一層中左右布置且沒(méi)有 包地、相鄰層的上下平行布置，都認(rèn)為存在串?dāng)_。
l 信號(hào)線下方必須有地平面。
十、特殊信號(hào)線（如時(shí)鐘信號(hào)線、高速信號(hào)線、敏感信號(hào)線等）的處理方式
給出表列出的時(shí)鐘信號(hào)線、敏感信號(hào)線、高速信號(hào)線等的布線注意方法，包括阻抗匹配、串?dāng)_等。始端阻抗匹配的電阻和限流電阻通常放置在信號(hào)發(fā)出端。在?串?dāng)_處理上，除了考慮這些信號(hào)線在PCB中的具體位置之外，通常還應(yīng)釆用屏蔽地線包地的方式處理。
十一、PCB中空置區(qū)域的處理
所有空置區(qū)域都要鋪銅處理，并將其通過(guò)適量過(guò)孔與相應(yīng)區(qū)域的地平面相連。
十二、其他建議
列出其他建議。
PCB布局布線示意圖
畫(huà)出PCB布局布線示意圖是為了更直觀地表達(dá)以上PCB布局布線的建議，并把一些 用文字很難清楚表達(dá)的建議用示意圖的方式表示出來(lái)。它所包含的內(nèi)容是為了讓CAD專 家和工程師更容易理解。一般在該P(yáng)CB布局布線示意圖中，將表達(dá)出完整地平面（沒(méi)有 過(guò)孔、開(kāi)槽、裂縫，長(zhǎng)寬比小于3）在PCB中及與器件的相對(duì)位置，I/O端口上的濾波電 容、器件的去耦電容與器件、完整地平面的相對(duì)位置，及“臟”信號(hào)線、“干凈”信號(hào)線。
PCB設(shè)計(jì)審查與EMC風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
一、PCB設(shè)計(jì)審查的意義和任務(wù)
PCB審查的目的是為了檢查PCB設(shè)計(jì)者是否將EMC專家給出的PCB布局布線建議 落實(shí)?？v然將全部PCB布局布線的建議都落實(shí)會(huì)有很大的困難，但是通過(guò)審查，EMC專 家與CAD的專家一起能找到一種比較折中的方法，這種折中的方法，不但能使EMC風(fēng) 險(xiǎn)降低，而且還能順利實(shí)現(xiàn)PCB布局布線。在PCB審查結(jié)果中，EMC專家需要把一些 未落實(shí)的或?qū)嶋H實(shí)現(xiàn)與建議不一致的現(xiàn)象一一列出，這將有助于產(chǎn)品在EMC測(cè)試時(shí)定位 分析。列出的內(nèi)容主要包括如下3個(gè)方面：
l?共模電流流過(guò)路徑上的阻抗，如地平面是否完整，是否沒(méi)有任何過(guò)孔、裂縫
l 和開(kāi)槽。.'
l “臟”信號(hào)印制線及一些需要進(jìn)行特殊處理的信號(hào)印制線與其他信號(hào)線之間是否 存在串?dāng)_。
l 去耦、旁路電容和濾波電容位置是否合理，引線阻抗是否足夠低。
二、地平面完整性及其阻抗審查
（1）如果地平面的設(shè)計(jì)沒(méi)有按照PCB布局布線的建議執(zhí)行，那么按表所示的格式 指出不同點(diǎn)，并說(shuō)明風(fēng)險(xiǎn)在哪里。
| 序?號(hào) | 原建議描述 | 實(shí)際處理方式 | 風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)描述 |
| 1 | ? | ? | ? |
| 2 | ? | ? | ? |
| 3 | ? | ? | ? |
（2）對(duì)有可能出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的點(diǎn)，按表所示的格式列出可行的修改建議。
| 序?號(hào) | 可行的修改建議 |
| 1 | ? |
| 2 | ? |
| 3 | ? |
三、串?dāng)_審查
（1）如果串?dāng)_防止設(shè)計(jì)沒(méi)有按照PCB布局布線的建議執(zhí)行，那么按表所示的格 式指出不同點(diǎn)，并說(shuō)明風(fēng)險(xiǎn)在哪里。
| 序?號(hào) | 原建議描述 | 實(shí)際處理方式 | 風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)描述 |
| 1 | ? | ? | ? |
| 2 | ? | ? | ? |
| 3 | ? | ? | ? |
（2）對(duì)有可能出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的點(diǎn)，按表所示的格式列出可行的修改建議。
| 序?號(hào) | 可行的修改建議 |
| 1 | ? |
| .?2 | ? |
| 3 | ? |
四、去耦、旁路電容和濾波電容的審查
是否將PCB布局布線建議中關(guān)于去耦一旁路一濾波電容的建議落實(shí)？若有不同的地
方，那么：
（1）如果去耦一旁路電容和濾波電容在PCB中設(shè)計(jì)（主要是去耦電容的位置是否靠 近被去耦器件電源管腳，并保證引線阻抗足夠低，如引線長(zhǎng)寬比小于3；旁路電容位置是
否在共模電流泄放的最佳位置上，并保證引線阻抗足夠低，如引線長(zhǎng)寬比小于3；濾波電 容是否放置在I/O端口上，同時(shí)在共模電流泄放的最佳位置上，并保證引線阻抗足夠低, 如引線長(zhǎng)寬比小于3）沒(méi)有按照PCB布局布線的建議執(zhí)行，那么按表所示的格式指出不同點(diǎn)，并說(shuō)明風(fēng)險(xiǎn)在哪里。
| 序號(hào) | 電容代號(hào) | 原建議描述 | 實(shí)際處理方式 | 風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)描述 |
| 1 | ? | ? | ? | ? |
| 2 | ? | ? | ? | ? |
| 3 | ? | ? | ? | ? |
| 4 | ? | ? | ? | ? |
（3）對(duì)有可能出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的點(diǎn)，按表所示的格式列出可行的修改建議。
| 序號(hào) | 電容代號(hào) | 可行的修改建議 |
| 1 | ? | ? |
| 2 | ? | ? |
| 3 | ? | ? |
五、PCB布局布線文件
為了保持完整性，建議把PCB布置圖分層列出，圖X?圖X是按圖Y所示的設(shè)計(jì)建議所完成的PCB布置圖的實(shí)例。
審核編輯：湯梓紅
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論