接地方法和印刷电路板布线约束的一般规则

2022-02-14 17:37 来源:电子说

层分布布线约束:层分布

每层射频PCB都有大面积的辅助接地,没有电源层。射频布线层的上下相邻层应为接地层。即使是数模混合板,数字部分也可以有电源层,但射频面积仍然需要满足每层大面积辅助接地的要求。

路由约束:基本要求

(1)接线应尽可能短,无闭环、锐角和直角,宽度相同,无浮线。

PCB布线约束的接地方法与通用规则

(2)焊盘的布线方式要合理。

PCB布线约束的接地方法与通用规则

基本布线要求图

(3)差分信号线一般为高速信号,应满足阻抗对称性。差分线不应相互交叉,线长差不应超过100mil。差分线路之间以及单条差分线路和地之间应满足阻抗要求。差分布线过孔不能超过4个。差分对之间的间距满足3W规则。

(4)一般晶体振荡器、pll滤波装置、模拟处理信号处理芯片、电感和变压器下禁止使用时钟线、控制线和电磁敏感线。

(5)模拟信号和数字信号、电源线和控制信号线、弱信号和任何其他信号不能并排布线,应分层布线(最好有接地隔离)或相隔很远。如果相邻层的线相互交叉,则线不能平行延伸。为了减少导线之间的串扰,导线间距应该足够大。当导线中心间距不小于3倍线宽时,70%的电场可以保持互不干扰,称为3W法则。如果98%的电场互不干扰,可以使用10W的间距。

注意:布线时钟时,一定要注意与数据线、控制信号线的有效隔离。距离越远越好。尽量不要把它们放在同一层。

(6)强辐射信号线(高频、高速,尤其是时钟线)不应靠近接口、手柄等。以防止外部辐射。

(7)敏感信号(主要指弱信号、复位信号、比较器输入信号、AD基准电源、PLL滤波信号、芯片内部PLL电路的滤波部分。)布线应尽可能短,不要靠近强辐射信号,不要放在板的边缘,距离金属外框15mm以上。对于长距离布线,可以包裹地面(需要注意的是包裹地面可能会引起阻抗变化)并对内层进行布线。另外,对于ESD较弱的芯片走线,建议走内层走线,这样可以降低芯片损坏的概率。

路由:电源

(1)注意电源去耦和滤波,防止不同机组通过电源线干扰,电源接线时电源线应相互隔离。电力线通过地线与其他强干扰线路(如CLK)隔离。

(2)小信号放大器的电源接线需要与接地铜片和接地过孔隔离,以免受到其他EMI干扰,进一步恶化本级信号质量。

(3)不同的动力层应避免空间重叠。主要是为了减少不同电源之间的干扰,尤其是一些不同电压的电源之间,一定要避免电源平面重叠的问题,如果难以避免,可以考虑中层。

布线限制:电源过电流能力

(1)层间转移的电源部分导体印制板的过孔数量满足通过电流要求(1a/ 0.3mm孔)。

(2)2)PCB的电源部分铜箔的尺寸符合流过它的最大电流,并考虑余量(一般称为1A/毫米线宽)

布线:接地方式

(1)接地线应短而直,以减少分布电感和公共接地阻抗造成的干扰。

调整每组滤波电容的方向,减少接地电路。如图15所示,三个滤波电容的地面向相关射频器件方向倾斜,尤其是高频滤波电容。

PCB布线约束的接地方法与通用规则

电容连接图

(2)当接地装置和电源滤波电容器在2)射频主信号上时

(6)对于一些敏感电路和有强辐射源的电路,分别放在屏蔽腔内,组装时将屏蔽腔压在PCB表面。在设计PCB时,需要增加“过孔屏蔽墙”,即在PCB靠近屏蔽腔壁的部分增加接地过孔。如下图12所示,应该有两行以上的过孔。两排过孔交错排列,同一排过孔间距约为100密耳。

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布线约束:通用规则

(1)PCB顶层走RF信号,RF信号下面的平面层必须是完整的接地平面,形成微带线结构。 如图13所示。要保证微带线的结构完整性,必须做到:同层内微带线要做包地铜皮处理,建议地铜皮边缘离微带线边缘有3H的宽度。H表示介质层厚度。 在3H范围内,不得有其它信号过孔。禁止RF 信号走线跨第二层的地平面缝隙。非耦合微带线间要加地铜皮,并在地铜皮上加地过孔。

微带线至屏蔽壁距离应保持为3H以上。微带线不得跨第二层地平面的分割线。

PCB布线约束的接地方法与通用规则

微带线结构图

(2)要求地铜皮到信号走线间隔≥3H。

(3)地铜皮边缘加地线孔,孔间距约在100mils左右,均匀整齐排列;

(4)地线铜皮边缘要光滑、平整,禁止尖锐毛刺;

PCB布线约束的接地方法与通用规则

(5)除特殊用途外,禁止RF信号走线上伸出多余的线头。

(6)RF信号布线周围如果存在其它RF信号线,就要在两者之间辅地铜皮,并在地铜皮上间隔100mils左右加一个接地过孔,起隔离作用。

(7)RF信号布线周围如果存在其它不相关的非RF信号(如过路电源线),要在两者间辅地铜皮,并每隔100mils左右加一个接地过孔。

(8)RF信号过孔与内层的其它布线靠近,如左图所示的过路电源线靠近了RF信号过孔,电源线上的EMI 干扰会窜入RF布线,所以要采用图14右图正确的布线方法,在电源线与RF信号过孔间辅地并加地过孔,起隔离作用。 有时内层的RF信号线与其它有较强干扰的信号(如过路电源线)过孔靠近,也采用同样的方法辅地并加地过孔。

PCB布线约束的接地方法与通用规则

电源线与射频过孔布线图

(9)器件安装孔是非金属化孔时,RF 信号布线要远离器件安装孔。需要在RF信号布线与安装孔间辅进地铜皮,并加接地过孔。

原文标题:PCB布线约束

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