高速PCB布局與布線(xiàn)

面試過(guò)程中關(guān)于高速PCB的布局、布線(xiàn)原則的提問(wèn)可以對(duì)面試者的layout功底進(jìn)行一定的考量，對(duì)此筆者總結(jié)、記錄如下，僅供參考——

高速PCB布局

高速PCB布局基本上決定了布線(xiàn)的大致走向和結(jié)構(gòu)、電源和地平面的分割，以及對(duì)噪聲和EMI的控制情況。一般的布局原則為——

了解系統(tǒng)原理圖，在各個(gè)電路中劃分?jǐn)?shù)字、模擬、混合數(shù)字/模擬元器件，注意各芯片電源和信號(hào)引腳的定位；

根據(jù)電路中各部分所占比重，初步劃分數(shù)字電路、模擬電路在PCB上的布線(xiàn)區(qū)域，讓數(shù)字元器件、模擬元器件及其相應(yīng)布線(xiàn)盡量遠(yuǎn)離并限定在各自的布線(xiàn)區(qū)域內(nèi)，劃分完畢后一般的順序是混合型器件 -->模擬器件 -->數(shù)字器件 -->旁路電容

數(shù)模混合元器件放置在數(shù)字信號(hào)區(qū)域和模擬信號(hào)區(qū)域的交界之處，擺放的方向上注意芯片的數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)引腳朝向各自的布線(xiàn)區(qū)域。純數(shù)字或模擬元器件放置在各自規(guī)定的范圍之內(nèi)，晶振電路盡量靠近其驅(qū)動(dòng)器件；

對(duì)噪聲敏感的器件要遠(yuǎn)離高頻信號(hào)布線(xiàn)，如反饋電壓Fb。有時(shí)序要求限制的信號(hào)布線(xiàn)，需根據(jù)長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)進(jìn)行布局的調(diào)整。旁路電容盡量靠近電源引腳放置，尤其是高頻電容。在電源接口附件放置大容量電容，以保持電源穩(wěn)定、降低低頻噪聲干擾。

高速PCB布線(xiàn)

高速PCB布線(xiàn)涉及到的細(xì)節(jié)較多且更為靈活，以合理的布局為前提，配合布線(xiàn)基本原則，可以讓我們避免意想不到的信號(hào)完整性問(wèn)題或時(shí)序問(wèn)題——

合理選擇層數(shù)。高頻電路集成度較高，布線(xiàn)密度大，合理采用多層板可以利用中間層來(lái)設(shè)置屏蔽，更好地實(shí)現(xiàn)接地，有效降低寄生電感，縮短信號(hào)傳輸長(zhǎng)度，降低信號(hào)間的交叉干擾等。

減少高速電路元器件引腳間引線(xiàn)的折彎。高頻線(xiàn)路最好采用全直線(xiàn)，在需要彎折時(shí)，可用45°折線(xiàn)或圓弧線(xiàn)，避免信號(hào)的折射；

縮短高頻引線(xiàn)長(zhǎng)度；

減少高頻引線(xiàn)層間交疊。即減少走線(xiàn)過(guò)程中所用的過(guò)孔，一個(gè)過(guò)孔可帶來(lái)約0.5pf的分布電容，減少過(guò)孔數(shù)能降低對(duì)信號(hào)速度的影響；

注意信號(hào)線(xiàn)近距離布線(xiàn)時(shí)可能引入的交叉干擾，若無(wú)法避免平行分布，可在平行線(xiàn)的反面、線(xiàn)之間布置大面積的地線(xiàn)。實(shí)際操作中，層內(nèi)平行布線(xiàn)幾乎無(wú)法避免，但相鄰兩個(gè)層的布線(xiàn)方向必須為相互垂直，即相鄰兩層的走線(xiàn)方向分別進(jìn)行平行水平和垂直布線(xiàn)；

對(duì)特別敏感的信號(hào)線(xiàn)或局部單元進(jìn)行包地措施。如對(duì)時(shí)鐘單元進(jìn)行包地；

各類(lèi)信號(hào)布線(xiàn)不能形成環(huán)路，也不能形成電流環(huán)路；

正確選擇單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地。低頻電路中，信號(hào)的工作頻率通常小于1MHz，此時(shí)布線(xiàn)和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對(duì)干擾影響較大，因此采用單點(diǎn)接地的方式；高頻電路中，如當(dāng)信號(hào)大于10MHz時(shí)，地線(xiàn)阻抗將變得很大，此時(shí)應(yīng)采用多點(diǎn)接地方式，降低接地阻抗。關(guān)于地線(xiàn)的設(shè)計(jì)，還需留意盡量加粗地線(xiàn)，地線(xiàn)太細(xì)會(huì)導(dǎo)致接地電位隨電流的變化而變化，若有可能，地線(xiàn)家村至能通過(guò)3倍于PCB的允許電流，另，將接地系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)路也能縮小電位差。

審核編輯 ：李倩