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[经验]PCB设计经验(3)——布线约束

助工
2021-02-20 16:57:42    评分

RF PCB的每层都大面积辅地,没有电源平面,RF布线层的上下相邻两层都应该是地平面。即使是数模混合板,数字部分可以存在电源平面,但RF区域仍然要满足每层都大面积辅地的要求。

RF单板的层叠结构


布线约束:基本要求
(1)走线要求尽量最短,不走闭环,不走锐角直角,线的宽度一致,没有浮空线。


(2)焊盘的出线方式要合理。

布线基本要求图


(3)差分信号线一般都是走的高速信号,其要满足阻抗的对称性,差分线不能交叉走线,线长相差不能超过100mil,差分线之间和单个差分线到地之间都要满足阻抗要求。差分走线过孔不能超过4个。差分线对间的间距满足3W规则。

(4)一般晶振、pll滤波器件、模拟处理信号处理芯片、电感、变压器下禁止走时钟线、控制线、电磁敏感线。

(5)模拟信号与数字信号,电源线与控制信号线,弱信号与其他任何信号都不能并排走线,应该分层(最好有地隔离)或相距较远走线。如果分层相邻层的线与线之间要交叉走线,不能并行走线。为了减少线间串扰,应保证线间距足够大,当线中心间距不少于3倍线宽时,则可保持70%的电场不互相干扰,称为3W规则。如要达到98%的电场不互相干扰,可使用10W的间距。

注:时钟布线的时候,一定要注意和数据线、控制信号线的有效隔离,距离越远越好,尽可能不要布在同层。

(6)强辐射信号线(高频、高速,尤以时钟线为甚)不要靠近接口、拉手条等以防对外辐射。

(7)敏感信号(主要指: 弱信号、复位信号、比较器的输入信号、AD的参考电源、锁相环滤波信号、芯片内部的PLL电路的滤波部分。)布线应该尽可能短,不靠近强辐射信号,不放在板的边缘,离外金属框架15mm以上。长距离走线时可以包地(应注意包地可能会引起阻抗变化)、内层走线。另外,对于ESD较弱的芯片的走线,建议内层走线,可以减弱芯片损坏的概率。

布线约束:电源
(1)注意电源退耦、滤波,防止不同单元通过电源线产生干扰,电源布线时电源线之间应相互隔离。电源线与其它强干扰线(如CLK)用地线隔离。
(2)小信号放大器的电源布线需要地铜皮及接地过孔隔离,避免其它EMI干扰窜入,进而恶化本级信号质量。
(3)不同电源层在空间上要避免重叠。主要是为了减少不同电源之间的干扰,特别是一些电压相差很大的电源之间,电源平面的重叠问题一定要设法避免,难以避免时可考虑中间隔地层。

布线约束:电源过流能力
(1)电源部分导线印制线在层间转接的过孔数符合通过电流的要求(1A/Ф0.3mm 孔)
(2)PCB的POWER部分的铜箔尺寸符合其流过的最大电流,并考虑余量(一般参考为1A/mm线宽)

布线约束:接地方法
(1)接地线要短而直,减少分布电感,减小公共地阻抗所产生的干扰。

调整各组内滤波电容方向,缩小地回路。如图15所示的三个滤波电容,接地偏向于相关的RF 器件方向,尤其是高频滤波电容。

电容的接地图


(2)RF 主信号路径上的接地器件和电源滤波电容需要接地时,为减小器件接地电感,要求就近接地。

(3)有些元件的底部是接地的金属壳,要在元件的投影区内加一些接地孔,投影区内的表面层不得布信号线和过孔;
(4)接地线需要走一定的距离时,应加粗走线线宽、缩短走线长度,禁止接近和超过1/4导引波长,以防止天线效应导致信号辐射;
(5)除特殊用途外,不得有孤立铜皮,铜皮上一定要加地线过孔
(6)对某些敏感电路、有强烈辐射源的电路分别放在屏蔽腔内,装配时屏蔽腔压在PCB表面。PCB在设计时要加上“过孔屏蔽墙”,就是在PCB上与屏蔽腔壁紧贴的部位加上接地的过孔。如下图12所示,要有两排以上的过孔,两排过孔相互错开,同一排的过孔间距在100mils左右。



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。 


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;



(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。


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。





关键词: PCB     设计     布线     约束    

工程师
2021-02-20 17:09:35    评分
2楼

感谢楼主分享


助工
2021-02-20 17:15:40    评分
3楼

干货


工程师
2021-02-20 17:22:11    评分
4楼

谢谢分享


工程师
2021-02-20 17:25:33    评分
5楼

感谢楼主分享


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