50个PCB布局常见问题大盘点

       1、高频信号布线时应注意哪些问题?

　　信号线的阻抗匹配

　　与其他信号空间隔离

　　对于数字高频信号，差分线的效果会更好

　　2、在板子的布局中，如果走线过密，会影响板子的电气性能。如何提高单板的电气性能?

　　对于低频信号，过孔并不重要。对于高频信号，尽量减少过孔。如果线路较低，可考虑多层板。

　　3、板子去耦电容是否多加一些比较好?

　　需要在适当的位置添加合适的阻值的去耦电容，例如，添加到模拟设备的电源端口，需要使用不同电容值来滤除不同频率的杂散信号。

　　4、通孔和盲孔对信号差异有多大影响?应用的原则是什么?

　　采用盲孔/埋孔是提高多层板密度、减少层数和板尺寸、大小减少电镀通孔数量的有效方法。

　　但相比之下，通孔在工艺上易于实现，成本较低，因此设计中一般采用通孔。

　　5、 PCB Layout的标准是什么?

　　布局合理，电源线冗余，高频阻抗高，低频接线简单。

　　6、对于模数混合系统，有人建议应划分电气层，接地层应覆铜。还有人建议应划分电气接地层，在电源末端连接不同的地。如何针对具体应用选择合适的方法?

　　如果你有一条高频>20MHz的信号线，而且长度和数量都比较大，那么这个模拟高频信号至少需要两层。一层信号线，一层大面积地，信号线层需要打足够的过孔到地。

　　这样做的目的是：

　　对于模拟信号，这提供了完整的传输介质和阻抗匹配;

　　接地层将模拟信号与其他数字信号隔离;

　　接地环路足够小，因为做了很多过孔，而且接地是一个大平面。

　　7、电路板中，信号输入插件在PCB的左侧边缘，MCU在右侧，所以在布局时，将稳压电源芯片靠近插件放置(电源 IC 输出 5V 经过相对较长的路径到达 MCU)，还是将电源IC放置在中心右侧(电源IC的输出5V线相对较短到达MCU，但输入电源线穿过比较长的PCB板)?或者有更好的布局吗?

　　首先，信号输入插件是模拟设备吗?如果是模拟设备，建议电源布局尽量不要影响模拟部分的信号完整性。

　　因此，有以下几点考虑：

　　稳压电源芯片是否是比较干净的低纹波电源。对于模拟部分的电源，对电源的要求比较高;

　　模拟部分和你的MCU是否是同一个电源，在设计高级电路时，建议将模拟部分和数字部分的电源分开;

　　需要考虑对数字部分的供电，尽量减少对模拟电路部分的影响。

　　8、在高速信号链的应用中，多个ASIC有模拟地和数字地。到底该不该分地呢?哪个效果更好?

　　一般情况下，可以参考芯片的手册。

　　所有ADI混合芯片的手册都给会推荐接地方案，有的建议共地，有的建议隔离。具体取决于芯片设计。

　　9、什么时候应该考虑线路等长?如果要考虑使用等长电缆，两根信号线的长度相差不能超过多少?如何计算?

　　差分线计算思路：如果传输正弦信号，你的长度差等于其传输波长的一半，相位差为180度。此时，两个信号完全抵消。

　　所以此时的长度差就是值。以此类推，信号线差值必须小于该值。

　　10、什么情况适合高速蛇形走线?有没有什么缺点，比如差分布线，要求两组信号正交?

　　蛇形走线因应用场合不同，具有不同的功能：

　　如果电脑板中出现蛇形走线，它主要起到滤波电感和阻抗匹配的作用，以提高电路的抗干扰能力。电脑主板中的蛇形走线主要用在一些时钟信号上，如PCI-Clk、AGPCIK、IDE、DIMM等信号线。

　　如果用在一般PCB板中，除了滤波电感外，还可以用作收音机天线的电感线圈等。例如在2.4G对讲机中用作电感。

　　某些信号的接线长度要求必须严格相等。高速数字PCB板的等线长度是为了使各个信号的时延差值保持在一定范围内，以保证同一周期内系统读取的数据的有效性(时延差值超过一个时钟周期内，数据下一个周期的值将被错误读取)。

　　例如，INTELHUB架构中有13个HUBLink，使用频率为233MHz。它们的长度必须严格相等，以消除时间滞后带来的隐患。

　　缠绕是唯一的解决方案。一般要求延迟差不超过1/4时钟周期，单位长度的线路延迟差也是固定的。延迟与线宽、线长、铜厚、层结构有关，但过长的线会增加分布电容和分布电感。

　　因此，时钟IC引脚一般是相连的，但蛇形走线不起到电感的作用。相反，电感会引起信号上升沿高次谐波的相移，导致信号质量恶化，因此要求蛇形线间距小于线宽的两倍。

　　信号的上升时间越小，越容易受到分布电容和分布电感的影响。在一些特殊电路中，蛇形走线充当分布参数LC滤波器。

　　11、设计PCB时，如何考虑电磁兼容EMC/EMI，具体需要考虑哪些方面?采取了哪些措施?

　　良好的 EMI/EMC 设计必须在布局开始时就考虑到器件的位置、PCB 堆栈的排列、重要连接的布线以及器件的选择。

　　例如，时钟发生器的位置不应尽可能靠近外部连接器。高速信号应尽可能走内层。注意特性阻抗匹配和参考层的连续性，以减少反射。设备推送的信号的转换速率应尽可能小，以降低高度。频率元件，在选择去耦/旁路电容时，要注意其频率响应是否满足要求，以降低电源平面上的噪声。

　　另外，要注意高频信号电流的返回路径，使环路面积尽可能小，以减少辐射。您还可以划分接地层来控制高频噪声的范围，并选择外壳的PCB和接地点。

　　12、射频宽带电路 PCB 传输线设计时应注意什么?传输线的地孔如何设置比较合适，需要自己设计阻抗匹配还是与 PCB 加工厂家合作?

　　这个问题需要考虑很多因素。例如PCB材料的各种参数、根据这些参数建立的传输线模型、器件参数等。

　　阻抗匹配一般根据制造商提供的信息进行设计。

　　13、当模拟电路和数字电路共存时，例如一半是FPGA或单片数字电路部分，另一半是DAC和相关放大器的模拟电路部分。有许多不同电压值的电源。当遇到数字电路和模拟电路都使用电压值的电源时，可以使用通用电源吗?布线和磁珠布局有哪些技巧?

　　一般不建议这样做。这样的使用会比较复杂，调试起来也比较困难。

　　14、高速多层 PCB 设计时电阻、电容封装选择的主要依据是什么?常用的封装有哪些，能举一些例子吗?

　　0402常用于手机;0603常用于一般高速信号模块;其依据是封装越小，寄生参数越小。当然，不同厂家的同一封装，高频性能差异很大。

　　建议在关键位置使用高频专用器件。

　　15、一般双面板设计时，是先走信号线还是先走地线?

　　这个应该综合考虑。在首先考虑布局的情况下，再考虑布线。

　　16、高速多层PCB设计时应注意什么?能给出详细的问题解决方案吗?

　　应该注意的是，层的设计是如何将信号线、电源线、地线和控制线划分到每一层。

　　总的原则是模拟信号和模拟信号地至少必须是单独的一层。还建议使用单独的电源层。

　　17、什么时候使用2层板、4层板、6层板，有什么严格的技术限制吗?(排除体积原因)CPU的频率或者与外部设备数据交互的频率是否为标准?

　　使用多层板首先可以提供完整的地平面，此外可以提供更多的信号层，方便布线。

　　对于CPU需要控制外部存储设备的应用，应该考虑交互的频率。如果频率较高，必须保证完整的地平面。另外，信号线必须保持相同的长度。

　　18、如何分析PCB布线对模拟信号传输的影响，如何区分信号传输过程中引入的噪声是布线引起的还是运放器件引起的?

　　这个很难区分，只能采用PCB布线，尽量减少布线引入的额外噪声。

　　19、对于高速多层PCB，电源线、地线、信号线的线宽设置是多少合适?常见的设置有哪些?例如，如何将工作频率设置为300Mhz?

　　对于300MHz信号，必须进行阻抗仿真，计算出线宽以及线与地之间的距离;电源线需要根据电流的大小来确定线宽。

　　当地在混合信号PCB中时，一般不使用“线”，而是使用整个平面。为了保证环路电阻，信号线下面有一个完整的平面。

　　20、什么样的布局才能达到散热效果?

　　PCB中的热量主要有三个方面：

　　电子元件加热;

　　PCB本身;

　　来自其他部位的热量。

　　三种热源中，元器件产生的热量是主要热源，其次是PCB板产生的热量。外部传递的热量取决于系统整体热设计，暂时不考虑。

　　那么热设计的目的就是采取适当的措施和方法，降低元器件的温度和PCB板的温度，使系统能够在合适的温度下正常工作。

　　主要是通过减少热量产生、加速散热来实现的。

　　21、解释一下线宽与匹配过孔尺寸比例之间的关系?

　　很难说存在简单的比例关系，因为两者的模拟不同。一种是表面传输，另一种是环形传输。

　　可以在网上找到一个过孔阻抗计算软件，然后让过孔的阻抗与传输线的阻抗保持一致。

　　22、在由MCU控制的普通PCB电路板中，但没有大电流高速信号且其他要求不是很高，那么如果在边缘铺设一层地线会更好PCB要包裹整个电路板吗?

　　一般来说，打好完整的地面就可以了。

　　23、1)AD转换芯片下面的模拟地和数字地是单点连接的，但是如果板上有多个AD转换芯片怎么办?

　　2)多层电路板中，多路复用器切换模拟量采样时，是否需要像AD转换芯片那样将模拟部分和数字部分分开?

　　尽可能将多个ADC放在一起，并在ADC下方单点连接模拟地和数字地;

　　这取决于 MUX 和 ADC 的切换速度。一般情况下，ADC的速度会高于MUX，因此建议将其放置在ADC下方。

　　当然，为了安全起见，MUX下面也可以放置磁珠封装，调试时根据具体情况选择单点连接。

　　24、传统的网络电路设计中，有的是将多个地连接在一起。有这样的用法吗?为什么?

　　混合系统的接地肯定有多种类型，并且它们总是连接在一个点上。这样做的目的是为了等电位。每个人都需要一个共同的地面水平作为参考。

　　25、PCB中的模拟部分和数字部分、模拟地和数字地如何有效处理?

　　模拟电路和数字电路应该放在不同的区域，这样模拟电路的回流在模拟电路区，数字电路在数字区，这样数字就不会影响模拟。

　　模拟地和数字地处理的出发点是相似的，不能让数字信号的回流流到模拟地。

　　26、PCB板设计中模拟电路和数字电路的地线设计有哪些区别?应注意哪些问题?

　　模拟电路对地的主要要求是完整性、环路小、阻抗匹配。如果数字信号对低频没有特殊要求;如果速度高，还需要考虑阻抗匹配和接地完整性。

　　27、去耦电容一般有0.1和10两个，如果面积紧张，这两个电容如何放置，哪个放在背面比较好?

　　应该根据具体的应用以及针对什么芯片来设计。

　　28、RF电路中经常有两个IQ信号。两根线的长度需要一样吗?

　　在射频电路中使用相同的方法。

　　29、高频信号电路的设计与普通电路设计有什么区别吗?以布线设计为例简单解释一下吗?

　　高频电路的设计需要考虑很多参数的影响。在高频信号下，许多普通电路中可以忽略的参数不能忽略，因此可以考虑传输线效应。

　　30、对于高速PCB，布线过程中如何处理避免过孔?有哪些好的建议?

　　高速PCB，过孔较少，通过增加信号层来解决需要增加过孔的需要。

　　31、PCB板设计中电源走线的粗细如何选择?有什么规则吗?

　　可以参考：0.15×线宽(mm)=A，还需要考虑铜厚。

　　32、当数字电路和模拟电路在同一多层板上时，模拟地和数字地是否应该布置在不同层?

　　没有必要这样做，但模拟电路和数字电路应该分开放置。

　　33、一般数字信号传输多少个过孔比较合适?(120Mhz以下的信号)

　　不要超过两个过孔。

　　34、在同时具有模拟电路和数字电路的电路中，设计PCB板时如何避免相互干扰?

　　如果模拟电路匹配合理，辐射很小，一般都会产生干扰。干扰源来自器件、电源、空间、PCB;数字电路由于频率成分较多，必然是干扰源。

　　解决办法一般是，合理的器件布局、电源去耦、PCB分层，如果干扰特性较大或者模拟部分非常敏感，可以考虑使用屏蔽罩。

　　35、对于高速电路板来说，各处都可能存在寄生参数。面对这些寄生参数，我们是否要剔除各种参数，然后用经验方法来解决呢?效率和性能的问题应该如何平衡?

　　应分析寄生参数对电路性能的影响。如果影响不能忽视，就必须解决和消除。

　　36、多层板布局时应注意哪些事项?

　　在多层板布局中，由于电源层和地层都在内层，所以要注意不要有浮动的地平面或电源平面。此外，确保接地的过孔实际上已连接到接地层。这是为了添加一些重要的信号。有些测试点方便调试时测量。

　　37、如何避免高速信号串扰?

　　可以将信号线保持较远的距离、避免平行走线、通过接地或添加保护等方式进行屏蔽等。

　　38、在多层板设计中经常使用电源层，但在双层板中是否需要设计电源层?

　　很难，因为你的各种信号线在双层布局中几乎是一样的。

　　39、PCB的厚度对电路有影响吗?一般是如何选择的?

　　厚度对于阻抗匹配更为重要。PCB厂家在计算阻抗匹配的时候会问板子的厚度是多少，PCB厂家就会根据你的要求来制作。

　　40、地平面可以使信号环路，但也会与信号线产生寄生电容。该如何选择这个?

　　这取决于寄生电容是否对信号有不可忽略的影响。如果不能忽略的话，就必须重新考虑。

　　41、LDO 输出是用作数字电源还是模拟电源?

　　如果要使用LDO为数字和模拟提供电源，建议先连接模拟电源。模拟电源经过LC滤波后，成为数字电源。

　　42、模拟Vcc和数字Vcc之间应该使用磁珠，还是模拟地和数字地之间应该使用磁珠?

　　模拟VCC经过LC滤波后得到数字VCC，模拟地和数字地之间使用磁珠。

　　43、LVDS等差分信号线如何走线?

　　一般需要注意：所有的布线，包括周围的器件，以及地平面都需要对称。

　　44、好的PCB设计要求自身发射的电磁辐射尽可能少，同时还要防止外界电磁辐射对自身的干扰。电路应采取哪些措施来防止外界电磁干扰?

　　方法是屏蔽，防止外界干扰进入。在电路上，例如当有INA时，需要在INA之前添加RFI滤波器，以滤除RF干扰。

　　45、采用高时钟频率的快速集成电路芯片电路如何解决PCB板设计中的传输线效应问题?

　　这种快速集成电路芯片到底是一种什么样的芯片呢?如果是数字芯片一般不考虑。

　　如果是模拟芯片，就看传输线效应是否大到足以影响芯片的性能。

　　46、多层PCB设计中，还需要倒铜吗?如果是覆铜的话应该接哪一层?

　　如果内部有完整的地平面和电源平面，则顶层和底层不需要覆铜。

　　48、 有些器件的引脚较细，但 PCB 上的走线较粗。连接后会不会造成阻抗不匹配?如果是的话如何解决?

　　这取决于设备。而且，器件的阻抗一般在数据表中给出，一般与引脚的粗细无关。

　　49、差分线一般需要等长。如果在Layout中很难实现，是否有其他补救措施?

　　等长问题可以通过走蛇形线来解决。现在，大多数PCB软件都可以自动取等长，非常方便。

　　50、用万用表测量芯片的模拟地和数字地接口时，模拟地数字地不是多点连接的吗?

　　芯片内部的接地引脚全部连接在一起。但还是需要和PCB板连接。

　　理想的单点接地应该是了解芯片模拟和数字部分连接点的位置，然后在芯片模拟和数字边界处设计PCB上的单点连接位置。