PCB抑制干扰的29个设计原则

updown

在前面一篇文章中，我们就PCB干扰的一些常见问题做了回答，接下来，我们主要来了解下PCB抑制干扰的一些设计原则。

​

PCB板上抑制干扰的途径：

1、减小差模信号回路面积。

2、减小高频噪声回流（滤波、隔离及匹配）。

3、减小共模电压（接地设计）。

0 g2 Q" A# O1 z) A. V0 v! ~

PCB抑制干扰的29个设计原则

" ~6 h7 N; ~# N. P3 `! e

原则1：PCB时钟频率超过5MHZ或信号上升时间小于5ns，一般需要使用多层板设计。

原因：采用多层板设计信号回路面积能够得到很好的控制。

原则2：对于多层板，关键布线层（时钟线、总线、接口信号线、射频线、复位信号线、片选信号线以及各种控制信号线等所在层）应与完整地平面相邻，优选两地平面之间。

原因：关键信号线一般都是强辐射或极其敏感的信号线，靠近地平面布线能够使其信号回路面积减小，减小其辐射强度或提高抗干扰能力。

) Z+ v2 r1 Q9 k0 |$ F5 V* O

原则3：对于单层板，关键信号线两侧应该包地处理。

原因：关键信号两侧包地，一方面可以减小信号回路面积，另外防止信号线与其他信号线之间的串扰。

* _4 Y9 ?9 B3 C+ T- e% B0 K

原则4：对于双层板，关键信号线的投影平面上有大面积铺地，或者与单面板一样包地打孔处理。

原因：与多层板关键信号靠近地平面相同。

原则5：布线层的投影平面应该在其回流平面层区域内。

原因：布线层如果不在回流平面层的投影区域内，会导致边缘辐射问题，并且导致信号回路面积增大，从而导致差模辐射增大。

原则6：多层板中，单板TOP、BOTTOM层尽量无大于50MHZ的信号线。

原因：最好将高频信号走在两个平面层之间，以抑制其对空间的辐射。

原则7：对于板级工作频率大于50MHz的单板，若第二层与倒数第二层为布线层，则TOP和BOOTTOM层应铺接地铜箔。

原因：最好将高频信号走在两个平面层之间，以抑制其对空间的辐射。

原则8：多层板中，单板主工作电源平面（使用最广泛的电源平面）应与其地平面紧邻。

原因：电源平面和地平面相邻可以有效地减小电源电路回路面积。

$ q- n2 q/ ]$ u8 f+ }( U

原则9：在单层板中，电源走线附近必须有地线与其紧邻、平行走线。

原因：减小电源电流回路面积。

5 d# l8 Z. {2 P6 w/ z1 z

原则10：在双层板中，电源走线附近必须有地线与其紧邻、平行走线。

原因：减小电源电流回路面积。

7 C& ?$ r8 `  o& N

原则11：在分层设计时，尽量避免布线层相邻的设置。如果无法避免布线层相邻，应该适当拉大两布线层之间的层间距，缩小布线层与其信号回路之间的层间距。

原因：相邻布线层上的平行信号走线会导致信号串扰。

原则12：相邻平面层应避免其投影平面重叠。

原因：投影重叠时，层与层之间的耦合电容会导致各层之间的噪声互相耦合。

原则13：PCB布局设计时，应充分遵守沿信号流向直线放置的设计原则，尽量避免来回环绕。

原因：避免信号直接耦合，影响信号质量。

原则14：多种模块电路在同一PCB上放置时，数字电路与模拟电路、高速与低速电路应分开布局。

原因：避免数字电路、模拟电路、高速电路以及低速电路之间的互相干扰。

$ K5 s9 D; R$ h" s6 v& D5 q

原则15：在PCB板上，接口电路的滤波、防护以及隔离器件应该靠近接口放置。

原因：可以有效的实现防护、滤波和隔离的效果。

- S% o. c0 I0 b' k- z4 i

原则16：布局时要保证滤波电路（滤波器）、隔离以及防护电路的输入输出线不要相互耦合。

原因：上述电路的输入输出走线相互耦合时会削弱滤波、隔离或防护效果。

# l+ Q; _  g6 g. i

原则17：晶体、晶振、继电器、开关电源等强辐射器件远离单板接口连接器至少1000mil。

原因：将干扰会直接向外辐射或在外出电缆上耦合出电流来向外辐射。

原则18：为IC滤波的各滤波电容应尽可能靠近芯片的供电管脚放置。

原因：电容离管脚越近，高频回路面积越小，从而辐射越小。

6 Y3 T, [& g7 r  [* X6 z

原则19：尽可能避免相邻布线层的层设置，无法避免时，尽量使两布线层中的走线相互垂直或平行走线长度小于1000mil。

原因：减小平行走线之间的串扰。

$ c; }' u6 w% q4 p6 H5 E

原则20：时钟、总线、射频线等关键信号走线和其他同层平行走线应满足3W原则。

原因：避免信号之间的串扰。

+ ?5 a& V% H- s& I2 K3 @

原则21：差分信号线应同层、等长、并行走线，保持阻抗一：致，差分线间无其它走线。

原因：保证差分线对的共模阻抗相等，提高其抗干扰能力。

原则22：关键信号走线一定不能跨分割区走线（包括过孔、焊盘导致的参考平面间隙）。

原因：跨分割区走线会导致信号回路面积的增大。

原则23：滤波器（滤波电路）的输入、输出信号线不能相互平行、交叉走线。

原因：避免滤波前后的走线直接噪声耦合。

  m3 Q; |0 a3 c

原则24：对于金属外壳接地元件，应在其投影区的顶层上铺接地铜皮。

原因：通过金属外壳和接地铜皮之间的分布电容来抑制其对外辐射和提高抗扰度。

原则25：在单层板或双层板中，布线时应该注意“回路面积最小化”设计。

原因：回路面积越小、回路对外辐射越小，并且抗干扰能力越强。

* o4 }; M1 d0 h( E8 d

原则26：信号线（特别是关键信号线）换层时，应在其换层过孔附近设计地过孔。

原因：可以减小信号回路面积。

% X+ ^: T1 P* q9 V3 g" o

原则27：时钟线、总线、射频线等：强辐射信号线远离接口外出信号线。

原因：避免强辐射信号线上的干扰耦合到外出信号线上，向外辐射。

原则28：敏感信号线如复位信号线、片选信号线、系统控制信号等远离接口外出信号线。

原因：接口外出信号线常常带进外来干扰，耦合到敏感信号线时会导致系统误操作。

3 m& w1 }+ p5 `* A% W# @9 D, L

原则29：滤波电容的接地线和接电源线应该尽可能粗、短。

原因：等效串联电感会降低电容的谐振频率，削弱其高频滤波效果。

) ]# z% O7 d: }# \' r& B  i

wushy

对于多层板，关键布线层（时钟线、总线、接口信号线、射频线、复位信号线、片选信号线以及各种控制信号线等所在层）应与完整地平面相邻，优选两地平面之间。

freedom1

对于双层板，关键信号线的投影平面上有大面积铺地，或者与单面板一样包地打孔处理。

duck

多层板中，单板主工作电源平面（使用最广泛的电源平面）应与其地平面紧邻。