PCB版接地设计经典

接地设计规范与指南 2021-6-8 第 1 页 PCB 的 接 地 设 计眭 诗 菊 范 大 祥 编 制 PCB的接地设计要求 PCB的 接 地 设 计 ， 首 先 应 根 据 设 备 系 统 总 的 接 地 设 计方 案 ， 如 ： 单 板 上 的 保 护 地 、 屏 蔽 地 、 工 作 地 （ 包括 数 字 地 和 模 拟 地 ） 等 如 何 与 背 板 连 接 ， 背 板 上 的这 些 地 又 如 何 与 系 统 的 各 种 地 汇 接 ， 在 PCB上 落 实 系统 接 地 方 案 对 PCB板 的 接 地 设 计 要 求 。 2021-6-8 第 2 页 工作地 工 作 地 信 号 回 路 的 电 位 基 准 点 （ 直 流 电 源 的 负极 或 零 伏 点 ） ， 在 单 板 上 可 分 为 数 字 地 GNDD与 模 拟地 GNDA。 数 字 地 连 接 数 字 元 器 件 接 地 端 ， 模 拟 地 连接 模 拟 元 器 件 接 地 端 。 2021-6-8 第 3 页 理 想 的 工 作 地 是 电 路 参 考 点 的 等 电 位 平 面 。 但 在 实 际 的设 计 中 ， 工 作 地 被 作 为 信 号 电 流 的 低 阻 抗 回 路 和 电 源 的供 电 回 路 。 这 样 就 会 产 生 常 遇 到 的 三 个 问 题 ： 共 模 干 扰 、信 号 串 扰 和 幅 射 。 共模干扰电压 所 有 的 导 体 都 具 有 一 定 的 阻 抗 ， 电 流 流 经 地 时 ， 同 样 会 产 生 压 降 。流 经 工 作 地 中 的 电 流 主 要 来 自 两 个 方 面 ， 一 是 信 号 的 回 流 ； 另 一个 是 电 源 的 电 流 需 要 沿 工 作 地 返 回 。 下 图 表 示 了 典 型 的 信 号 和 电源 共 地 逻 辑 电 路 PCB上 共 模 电 压 的 产 生 。 其 中 ， Vnoise 是 电 流 流经 工 作 地 时 产 生 的 共 模 噪 声 电 压 。 2021-6-8 第 4 页 串扰 PCB上 相 邻 的 印 制 线 之 间 存 在 互 感 和 耦 合 电 容 ， 当信 号 电 压 或 电 流 随 时 间 快 速 变 化 时 ,会 对 周 围 的 信 号产 生 不 可 忽 视 的 串 扰 。 图 （ a） 是 串 扰 的 等 效 电 路 。图 （ b） 是 集 总 参 数 下 串 扰 （ Crosstalk） 与 线 间 距 D和 印 制 线 离 地 平 面 （ 参 考 平 面 ） 高 度 H之 间 的 关 系 。 2021-6-8 第 5 页 辐射与干扰 PCB上 的 快 速 变 化 的 电 流 回 路 ， 其 作 用 相 当 于 小 回 路 天 线 ， 它 会 向 外 进 行 电 磁场 幅 射 。 图 （ a） ， 属 于 差 模 辐 射 方 式 。 幅 射 的 电 场 强 度 与 回 路 中 电 流 的 大 小Io、 回 路 的 面 积 A、 电 流 的 频 率 的 二 次 方 成 正 比 。 同 理 ， PCB上 的 信 号 回 路 （ 小回 路 天 线 ） 也 会 接 收 周 围 快 速 变 化 的 电 磁 场 ， 而 产 生 干 扰 电 流 。 如 图 （ b） ， 当 出 入 PCB的 电 缆 上 存 在 共 模 电 流 时 ， 会 产 生 共 模 幅 射 。 幅 射 的 电场 强 度 与 共 模 电 流 的 大 小 、 共 模 电 流 的 频 率 、 线 的 长 度 成 正 比 。 同 时 ， 它 也 会对 PCB上 的 电 路 产 生 共 模 干 扰 。 2021-6-8 第 6 页 PCB接地设计原则 共 模 干 扰 、 串 扰 和 幅 射 干 扰 都 与 PCB的 接 地 设 计 有 密 切 的 关 系 。 一个 好 的 设 计 可 以 有 效 控 制 信 号 回 路 的 阻 抗 和 回 路 面 积 ， 以 及 干 扰电 流 的 幅 度 。 2021-6-8 第 7 页 b确 定 高 di/dt 、 高 dv/dt电 路 （ 产 生 辐 射 ） PCB设 计 开 始 时 ， 首 先 要 确 定 电 路 中 可 能 的 干 扰 源 。 一 般 是 高 di/dt 、 高dv/dt电 路 ， 如 ： 时 钟 、 总 线 缓 冲 器 /驱 动 器 、 高 功 率 振 荡 器 。 在 PCB布局 、 布 线 和 检 查 时 对 它 们 给 予 特 别 关 注 。b确 定 敏 感 电 路 （ 易 受 干 扰 ）确 定 电 路 中 易 受 干 扰 的 敏 感 电 路 ， 如 ： 低 电 平 模 拟 电 路 ， 高 速 数 据 和 时钟 。 在 设 计 时 注 意 隔 离 和 保 护 。 PCB接地设计原则（续） 最 小 化 地 电 感 和 信 号 回 路信 号 线 应 该 尽 量 短 ， 信 号 回 路 面 积 尽 量 小 。 对 速 度 较 高 的 电 路 应用 有 地 平 面 的 多 层 板 。关 键 电 路 包 括 器 件 和 走 线 ， 应 尽 量 远 离 板 的 边 缘 。 板 的 边 缘 存 在较 强 的 干 扰 场 。 2021-6-8 第 8 页 b地 平 面 分 割 与 不 分 割 的 合 理 应 用 对 于 混 合 电 路 ， 若 数 字 地 与 模 拟 地 分 割 ， 不 会 出 现 或 能 够 很 好 解 决 信 号 跨 越 和 信 号 回 路 的 问 题 ， 可 以 采 用 分 割 。 否 则 ， 建 议 采 用 “ 分 区 但 不 分 割 ” 的 方 法 。 即 ： 局 部 和 布 线 时 严 格 区 分 数 字 与 模 拟 区 域 ， 避 免 数 字 信 号 与 模 拟 信 号 出 现 公 共 回 流 路 径 。 但 地 层 并 不 分 割 开 。 避 免 信 号 跨 越 而 形 成 大 的 信 号 回 路 。 PCB接地设计原则（续） 接 口 地 保 持 “ 干 净 ” ， 使 噪 声 无 法 通 过 耦 合 出 入 系 统 出 入 PCB板 信 号 ， 特 别 是 通 过 电 缆 连 接 的 信 号 易 将 噪 声 耦 合 出 入 系 统 ， 注 意 保 持 I/O地 不 受 到 共 模 干 扰 。 接 口 部 分 的 电 源 地 尽 量 采 用 平 面 。 2021-6-8 第 9 页 b电 路 合 理 分 区 ， 控 制 不 同 模 块 之 间 的 共 模 电 流 对 于 纯 数 字 电 路 ， 应 该 注 意 按 电 路 工 作 速 率 高 、 中 、 低 以 及 I/O 进 行 分 区 。 以 减 少 电 路 模 块 之 间 的 共 模 电 流 。b贯 彻 系 统 的 接 地 方 案 PCB上 的 接 地 设 计 ， 应 该 符 合 设 备 系 统 的 总 接 地 方 案 。 特 别 是 单 板 、 背 板 ， 以 及 与 机 框 机 架 需 要 搭 接 的 地 方 ， PCB上 应 该 备 有 系 统 要 求 的 安 装 孔 、 喷 锡 或 采 用 其 它 镀 层 的 导 电 接 触 面 。 双面板接地设计 梳 形 电 源 、 地 结 构 2021-6-8 第 10 页* 任 何 电 路 都 不 宜 直 接 采 用 梳 形 的 地 结 构 ， 由 图 可 以 看 出 信 号 的 回 流 都 必 须 折 回 根 部 ， 回路 面 积 大 。 但 只 要 对 较 重 要 的 信 号 加 以 地 保 护 ， 布 线 完 成 之 后 将 空 的 地 方 都 敷 上 地 铜 皮 ，并 用 多 个 过 孔 将 两 层 的 地 连 接 在 一 起 ， 这 个 缺 陷 可 以 得 到 弥 补 。 这 种 结 构 只 适 用 于 低 速电 路 ， PCB上 信 号 的 走 向 较 单 一 ， 而 且 走 线 密 度 较 低 的 情 况 。 双面板接地设计（续） 栅 格 形 地 结 构 2021-6-8 第 11 页 * 栅 格 形 地 结 构 ， 电 源 和 地 分 别 从 PCB的 顶 层 和 底 层 ， 以 正 交 方 式 引 出 ， 在 电 源 和 地 交 叉处 放 置 去 耦 电 容 ， 电 容 的 两 端 分 别 接 电 源 和 地 。 * 与 梳 形 比 较 ， 栅 格 形 地 结 构 信 号 回 路 较 小 。 栅 格 形 地 结 构 适 用 于 低 速 的 CMOS和 普 通 的TTL电 路 ， 但 应 该 注 意 对 较 高 速 的 信 号 加 足 够 的 地 保 护 ， 使 回 路 面 积 和 回 流 路 径 的 电 感达 到 最 小 。 多层板的接地设计 有 完 整 地 平 面 的 多 层 板 之 优 点 2021-6-8 第 12 页 (1) 信 号 提 供 较 稳 定 的 参 考 电 平 和 低 电 感 的 信 号 回 路 ， 使 所 有 信 号 线 具 有 确 定 的 阻 抗 值 ；(2) 为 电 路 提 供 低 电 感 的 工 作 电 源 供 电 ；(3) 可 以 控 制 信 号 间 的 串 扰 。 多层板的接地设计（续） 信 号 回 流 2021-6-8 第 13 页 当 信 号 的 频 率 较 低 时 ,信 号 的 回 流 主 要 沿 最 低电 阻 路 径 ， 即 几 何 最 短路 径 ,如 图 （ a） 。当 信 号 达 到 一 定 频 率（ F1KHz） 时 ,信 号 的回 流 集 中 沿 最 低 电 感 路径 ， 如 图 （ b） ， 返 回电 流 主 要 沿 印 制 线 的 下方 回 流 。 图 中 的 虚 线 表示 信 号 的 回 流 。 信 号 频 率 较 高 时的 回 流 分 布 多层板的接地设计（续） 信 号 回 路 的 构 成 2021-6-8 第 14 页 频 率 较 高 时 ， 不 论 信 号 紧 靠 的 是 电 源 平 面 还 是 地 网 络 平 面 ，信 号 的 返 回 电 流 总 是 沿 紧 靠 的 参 考 平 面 回 流 。 多层板的接地设计（续） 由回路的构成可以得出：1） 回 路 的 构 成 上 ， 电 源 平 面 与 地 网 络 平 面 同 样 重 要 ；2） 滤 波 电 容 不 仅 起 平 滑 电 源 、 为 电 源 去 耦 的 作 用 。 它 还 在 信 号 回 路 中 起 桥 梁 作 用 ；3） 应 该 纠 正 所 有 信 号 只 能 从 地 回 流 、 电 源 平 面 不 重 要 的 片 面 观 点 。 2021-6-8 第 15 页 VCC GNDGND无 损 耗 传 输 线 等 效 电 路 多层板的接地设计（续）参考平面被分割的影响 2021-6-8 第 16 页 等 效 设 计 人 员 常 犯 的 错 误 是 ， 认 为 时 钟 信 号 很 重 要 ， 所以 要 把 它 走 在 地 网 络 平 面 上 ， 如 左 图 。 如 此 会 带 来以 下 问 题 ：（ 1） 若 该 地 网 络 平 面 相 邻 的 不 是 另 一 地 平 面 ， 时 钟信 号 线 离 地 平 面 较 远 ， 中 间 还 有 信 号 层 ， 造 成 时 钟信 号 线 本 身 的 阻 抗 难 以 控 制 ， 造 成 信 号 完 整 性 问 题 ；（ 2） 由 于 时 钟 信 号 线 走 在 地 网 络 平 面 上 会 造 成 平 面被 分 割 ， 使 分 割 带 之 上 的 信 号 回 路 必 须 绕 分 割 带 ， 回 路 面 积 增 大 。 当 分 割 带 之 上 的 信 号 线 较 多 时 ， 累积 的 大 信 号 回 路 产 生 的 EMI将 不 可 忽 视 。 多层板的接地设计（续）参考平面上隔离盘尺寸过大的影响 2021-6-8 第 17 页 走线时，将信号过孔密集地整齐排列会在参考平面上产生开槽的效果信 号 层电 源 地 平 面 多层板的接地设计（续）参考平面的设计 在 实 际 的 设 计 中 ， 完 全 禁 止 平 面 分 割 是 不 现 实 和 不 经 济 的 。 例 如 ： 芯 片 的 低 功 耗 化 和 单 板 功 能 的 复 杂 化 ， 有 时 一 个 PCB板 上 会 有 三 种 以 上 的 工 作 电 源 ， 安 排 每 种 电 源 一 层 是 不 合 适的 ， 可 把 几 种 不 同 的 电 源 安 排 在 同 一 层 面 上 ， 这 样 ， 一 个 层 面 就 被 不 同 的 电 源 网 络 所 分 割 。 为 了 避 免 不 同 的 电 路 之 间 的 干 扰 ， 不 同 的 电 路 设 置 不 同 的 地 平 面 ， 这 样 ， 一 个 层 面 就 被 不 同 的 地 平 面 所 分 割 。 对于 数 模 混 合 电 路 ， 根 据 单 板 电 路 的 具 体 情 况 ， 可 采 用 以 下 三 种 方 式 ： 分 割 ； 分 割 + 桥 接 ； 分 区但 不 分 割 。 2021-6-8 第 18 页 分割 - 适用于数 字 电 路 与 模 拟 电 路 之 间 没 有 信 号 联 系布局时将数字电路和模拟电路分开，器件排列尽量紧凑，布线时避免数字电路的信号跨越模拟电路区域，避免模拟电路的信号跨越数字电路区域。两个区域隔离足够的距离。数字地与模拟地分割，然后在插座处单点连接，见左图。这样能最大限度地抑制数字电路对模拟电路的干扰。 多层板的接地设计（续）分割 + 桥接 - 适用于数 字 电 路 与 模 拟 电 路 之 间 联 系 的 信 号 线 较 少 且 集 中 2021-6-8 第 19 页分区但不分割 - 适用于数 字 电 路 与 模 拟 电 路 之 间 联 系 的 信 号 线 较 多 且 难 以 集 中 在 一 块 将 数 字 电 路 和 模 拟 电 路 分 区 布 局 ， 布 线 时 避 免 数 字 电 路 内 部 的 信 号 跨 越 模 拟 电 路 区 域 ，避 免 模 拟 电 路 内 部 的 信 号 跨 越 数 字 电 路 区 域 。 地 层 并 不 分 割 ， 是 一 完 整 的 层 面 ， 保 证 两个 电 路 之 间 联 系 的 信 号 有 最 小 的 信 号 回 路 。 多层板的接地设计（续）信号回路的桥接 当 较 重 要 的 信 号 不 得 不 跨 越 参 考 平 面 时 ， 可 以 采 用 以 下 的桥接方法： （ 1） 跨 线 桥 接 （ 2） 电 容 桥 接 2021-6-8 第 20 页跨 线 桥 接 适 用 于 信 号 跨 越 后 ， 又 能 回到 原 来 的 参 考 平 面 上 。 线 桥 走 在 信 号层 ， 并 且 走 线 尽 量 地 宽 。 当 信 号 跨 越 分 割 后 回 不 到 原 参 考 平 面 上 时 ， 可 以 在 信 号 跨越 处 增 加 一 个 （ 或 多 个 ） 0.01uF至 1 uF的 电 容 为 信 号 提 供回 路 。 这 种 用 途 的 电 容 常 被 形 象 地 称 为 Stiching Capacitor。 桥 接 电 容 应 尽 量 靠 近 （ 小 于 200mil， 小 于 80 mil时 效 果 更 佳 ） 要 保 护 的 信 号 线 ， 每 个 电 容 所 保 护 的 信 号线 不 超 过 5根 。 如 图 ， 电 容 的 两 端 分 别 接 平 面 各 自 对 应 的 网络 。 多层板的接地设计（续）参考平面的处理 （ 1） 电 源 平 面 紧 靠 地 平 面 （ 仅 限 于 高 频 电 路 ） 当 电 路 的 工 作 频 率 很 高 （ 如 ： 大 于 100MHz） 时 ， 电 源 平 面 应 该 紧 靠 地 平 面 ， 这 样 可 以 最 大 化 电 源平 面 与 地 平 面 的 电 容 耦 合 ， 降 低 电 源 的 噪 声 。（ 2） 多 个 地 平 面 用 过 孔 相 连 当 PCB中 有 多 个 地 平 面 层 时 ， 应 该 在 板 上 用 较 多 分 散 的 过 孔 将 地 平 面 连 接 在 一 起 ， 特 别 在 信 号 集 中换 层 的 地 方 ， 以 便 为 换 层 的 信 号 提 供 较 短 回 路 和 降 低 辐 射 。 如 图 在 平 面 的 周 用 过 孔 将 地 平 面 连 接在 一 起 ， 可 以 有 效 的 降 低 PCB对 外 的 辐 射 。 2021-6-8 第 21 页 多层板的接地设计（续）参考平面的处理（续） （ 3） 条 件 允 许 时 ， 采 用 20H原 则 （ 4） 加 地 平 面 作 为 信 号 隔 离 层 当 信 号 层 数 多 需 要 加 隔 离 层 时 ， 宜 加 地 平 面 作 为 隔 离 层 ， 不 要 加 电 源 层 作 为 隔 离 层 。（ 5） 控 制 好 平 面 的 延 伸 区 域 在 进 行 电 源 地 平 面 设 计 时 ， 应 该 控 制 好 平 面 的 延 伸 区 域 。 避 免 不 同 类 型 电 路 的 参 考 平 面 交 叠 ， 平 行 的 带 电 平 面 之 间 存 在 电 容 耦 合 。见 图 ， 模 拟 电 源 平 面 Analog P和 数 字 地 平 面 Digital G之 间 会 相 互 耦 合 。 见 等 效 电 路 。 2021-6-8 第 22 页 在 实 施 20H原 则 时 ， 应 该 优 先满 足 信 号 的 回 路 最 小 ， 信 号阻 抗 连 续 。 即 ， 缩 进 电 源 平面 时 ， 若 相 邻 的 信 号 层 在 电源 平 面 边 缘 有 走 线 ， 可 以 在此 范 围 内 不 考 虑 20H原 则 ， 确保 信 号 不 跨 越 ， 而 且 电 源 平面 的 边 缘 应 该 延 伸 出 信 号 线位 置 。 多层板的接地设计（续） PCB的 叠 层 设 计 PCB的 叠 层 设 计 不 是 层 的 简 单 堆 叠 ， 地 层 的 安 排 是 关 键 ， 它 与 信 号 的 安 排和 走 向 有 密 切 的 关 系 。 一 般 应 按 以 下 原 则 进 行 叠 层 设 计 ： （ 1） 满 足 信 号 的 特 征 阻 抗 要 求 （ 2） 满 足 信 号 回 路 最 小 化 原 则 （ 3） 满 足 最 小 化 PCB内 的 信 号 干 扰 要 求 （ 4） 满 足 对 称 原 则 2021-6-8 第 23 页 多层板的接地设计（续） PCB的 叠 层 设 计 举 例 2021-6-8 第 24 页 四 层 板 六 层 板八 层 板 十 层 板 后背板的接地设计 对 于 有 后 背 板 的 大 型 设 备 ， 在 功 能 单 板 上 ， 各 种接 地 母 线 或 接 地 平 面 在 插 座 处 汇 合 后 经 过 后 背 板 接到 工 作 地 和 工 作 地 汇 流 条 。 保 护 地 通 过 后 背 板 接 到保 护 地 汇 流 条 。 -48V地 通 过 后 背 板 接 到 -48V地 汇 流条 。 如 果 -48V电 源 与 5V或 12V 电 源 有 共 地 的 要 求（ 如 用 户 板 ） ， -48V地 与 工 作 地 在 后 背 板 上 （ 靠 近 -48V电 源 输 入 插 座 位 置 ） 相 连 。 否 则 ， -48V地 汇 流 条与 工 作 地 汇 流 条 在 接 地 螺 丝 处 相 连 。 静 电 防 护 与 屏蔽 地 通 过 固 定 螺 丝 与 机 壳 良 好 搭 接 。 2021-6-8 第 25 页 有金属外壳器件/模块的接地设计 具 有 金 属 外 壳 的 接 插 件 ， 其 金 属 外 壳 应 与 接 地 的 机 壳 或 底 板 紧 密相 连 。 印 制 板 （ 双 层 板 ） 在 靠 近 接 插 件 的 部 位 ， 模 拟 地 线 、 数 字 地 线 、功 率 地 线 、 继 电 器 地 线 、 低 电 平 电 路 地 线 、 -48V地 线 应 合 并 为 大面 积 地 线 。 印 制 板 （ 多 层 板 ） 的 模 拟 接 地 面 、 数 字 接 地 面 、 功 率 接 地 面 、 继电 器 接 地 面 、 低 电 平 电 路 接 地 面 、 -48V接 地 面 要 保 持 完 整 ， 在 靠近 接 插 件 的 部 位 要 多 点 相 连 。 对 于 有 金 属 外 壳 的 小 型 设 备 ， 印 制 板 的 地 线 或 接 地 面 应 通 过 固 定螺 丝 多 点 接 外 壳 ， 且 在 靠 近 接 插 件 的 部 位 适 当 增 加 固 定 螺 丝 。 其他 与 接 插 件 相 连 的 部 件 的 接 地 端 也 应 就 近 接 外 壳 。 2021-6-8 第 26 页 PCB的布局设计布 局 设 计 是 PCB接 地 设 计 的 关 键 步 骤 之 一 ， 布 局 时 应 考 虑 电 路 的 功 能 模划 分 ， 关 键 信 号 的 走 向 ， 布 通 率 等 因 素 。 2021-6-8 第 27 页 混 合 电 路 的 分 区 数 字 电 路 和 模 拟 电 路 分 区 布 置 ， 数 字 部 分和 模 拟 部 分 单 点 接 地 。 见 图 （ b） ， 图 中 的“ GND REF”选 择 在 单 板 的 紧 靠 插 座 的 位 置 。 布 局 时 应 该 将 数 字 电 路 和 模 拟 电 路 分 开 ，各 部 分 内 器 件 排 列 尽 量 紧 凑 ， 预 留 出 足 够的 隔 离 空 间 。数 字 电 路 的 分 区 数 字 电 路 必 要 时 应 该 根 据 速 率 高 、 中 、 低 速 、 I/O电 路 分区 。 以 减 少 高 速 电 路 对 其 它 部 分 的 干 扰 。 左 图 为 处 理 器电 路 的 分 区 。 PCB的布局设计（续） 高 频 高 速 电 路 和 敏 感 电 路 的 布 局 2021-6-8 第 28 页 高 频 高 速 电 路 和 敏 感 电 路 内 部 的 布 局 尽 量 紧 凑 ， 最 小 化 敏 感 信 号 回 路 。 高 频 高 速 电 路 和 敏 感 电 路 之 间 的 布局 尽 量 隔 离 ， 以 减 少 高 频 高 速 电 路 对 敏 感 电 路 的 干 扰 。 晶 振 与 时 钟 分 发 、 倍 频 器 、 驱 动 、 串 阻 应 尽 量 集 中在 一 起 ， 并 远 离 高 速 CPU、 高 速 信 号 、 I/O电 路 、 无 关 的 敏 感 电 路 、 PCB边 缘 。保 护 器 件 的 布 局在 印 制 版 上 ， 雷 击 浪 涌 保 护 器 件 应 尽 可 能 靠 近 插 座 或 印 制 板 的 边 缘 ， 保 护 地 应 尽 可 能 粗 、 短 且 均 匀 ， 保 护地 除 了 与 保 护 器 件 相 连 以 外 不 能 与 其 它 元 器 件 和 其 它 地 线 相 连 ， 保 护 地 与 其 它 焊 盘 、 走 线 应 隔 离 足 够 距 离 。 PCB的布局设计（续） 端 接 器 件 的 放 置 2021-6-8 第 29 页 连 接 器 的 安 排由 于 连 接 器 的 信 号 出 入 PCB时 ， 容 易 出 现 共 模 干 扰 问 题 ，在 安 排 连 接 器 位 置 时 ， 应 该 避 免 I/O信 号 贯 穿 PCB的 长 边方 向 流 动 。 I/O滤 波 器 与 变 压 器 的 放 置 大 电 流 器 件 的 放 置I/O滤 波 器 与 变 压 器 应 该 非 常 靠 近 I/O连 接 器 ， 以 免 I/O信号 再 次 被 干 扰 。大 电 流 器 件 应 靠 近 电 源 ， 远 离 I/O连 接 器 ， 减 小 回 流 距 离 和 对 其 它 信 号 线 的 耦 合 。 PCB的布局设计（续） 去 耦 电 容 的 放 置 2021-6-8 第 30 页与 后 背 板 相 连 的 插 座 上 地 线 插 针 的 设 计器 件 的 布 局 应 该 符 合 公 司 的 工 艺 要 求 PCB的布线设计（1）地 线 应 该 尽 量 宽 ， 使 其 有 足 够 的 电 流 承 载 能 力 和 最 小 化 的 电 感 。 2021-6-8 第 31 页 （2）高 速 信 号 线 不 要 在 分 割 区 上 跨 越 ， 不 要 在 无 关 的 参 考 平 面 上 方 穿 行 。（3）3W原 则 PCB的布线设计（续） 2021-6-8 第 32 页 （4）保 护 线 （ Guard Trace）在 模 拟 电 路 和 射 频 电 路 设 计 ， 以 及 没 有 电 源 地 平 面 的 双 面 板 中 ， 常 常 用 保 护 线 来 对 关 键 信 号 进 行 保 护 ， 使 其 免 受 其 它 信 号 的串 扰 。 如 图 31， 一 般 保 护 线 连 接 地 网 络 ， 并 在 线 的 两 端 与 地 相 接 。 频 率 很 高 时 ， 保 护 线 上 用 多 个 过 孔 接 地 ， 过 孔 之 间 的 距 离应 小 于 板 上 最 高 频 率 所 对 应 波 长 （ ） 的 1/20。 对 于 有 完 整 地 平 面 的 数 字 电 路 ， 一 般 可 以 不 用 保 护 线 ， 若 有 空 间 足 以 插 入 保 护线 （ 即 信 号 线 间 距 大 于 3倍 线 宽 ） ， 则 地 平 面 已 经 能 够 有 足 够 的 保 护 作 用 。（5）所 有 高 频 信 号 或 敏 感 信 号 必 须 紧 靠 完 整 的 参 考 平 面所 有 高 频 信 号 或 敏 感 信 号 必 须 紧 靠 完 整 的 参 考 平 面 ， 以 保 证 其 最 小 化 的 信 号 回 路 和 连 续 的 阻 抗 。 以 减 小 信 号 的 反 射 和 辐 射 ，提 高 信 号 的 稳 定 性 。（6）高 频 信 号 或 敏 感 信 号 应 避 免 太 多 的 过 孔 RAMBUS 有 无 过 孔 的 区 别 PCB的布线设计（续） 2021-6-8 第 33 页 （7）I/O信 号 避 开 高 速 和 高 di/dt信 号 等 干 扰 源 。 连 接 器 上 应 该 安 排 足 够 的 接 地 管 脚 。（8）高 速 信 号 的 走 线 不 应 该 出 现 锐 角 和 直 角 。 1GHz以 上 的 信 号 应 该 尽 量 使 用 圆 弧 走 线 。（9）为 了 减 少 高 频 信 号 的 辐 射 和 干 扰 ， 高 频 信 号 尽 量 安 排 在 内 层 。 当 走 线 的 长 度 大 于 信号 频 率 所 对 应 波 长 （ ） 的 1/20时 必 须 走 内 层 。 简 单 的 估 算 如 下 ： 100MHz 的 /20 为 150m m ， 300MHz 的 /20 为 50m m 。 （10）差 分 对 应 平 行 等 距 等 时 延 走 线 ， 保 持 对 称 ， 使 电 路 对 共 模 干 扰 有 良 好 的 抑 制 。（11）金 属 壳 体 的 高 频 器 件 下 应 该 敷 地 平 面 ， 用 多 个 过 孔 与 地 平 面 连 接 。 该 敷 地 平 面 喷 锡 ，不 要 盖 绿 油 。 案例1 ESD试 验 单 板 复 位 2021-6-8 第 34 页 案例2 信 号 跨 越 形 成 大 信 号 回 路 造 成 系 统 故 障 2021-6-8 第 35 页 问 题 描 述 ： 某 单 板 在 进 行 ESD试 验 时 ， 系 统 的 时 钟 基 准信 号 A丢 失 。 信 号 A是 由 两 个 时 钟 信 号 B和 C以 数 脉 冲 个 数的 方 式 每 两 秒 钟 对 齐 一 次 ， 对 齐 后 产 生 一 个 A信 号 。 若信 号 B和 C 在 2秒 是 没 有 对 齐 ， A信 号 不 会 产 生 。原 因 简 析 ： 左 图 为 该 板 的 TOP层 丝 印 、 TOP层 走 线 和 TOP层 之 下 的 被 分 割 的 地 层 ， 其 中 棕 色 的 阴 影 区 域 为 地 网 络平 面 铜 皮 ， 图 （ a） 中 ， 蓝 色 高 亮 线 为 时 钟 信 号 B， 带箭 头 红 线 则 是 时 钟 信 号 B的 回 流 路 径 。 图 （ b） 缩 小 的 图形 ， 可 以 看 出 整 个 回 路 。 时 钟 信 号 B的 波 形 应 该 为 左 下 图 （ a） ， 但 在 进 行 ESD试 验 时 ， 受 到 快 速 瞬 变 场 的 影 响 ， 实 际 测 量 的 时 钟 信 号B的 波 形 为 图 （ b） 。 由 于 时 钟 信 号 B产 生 了 干 扰 脉 冲 ，在 2秒 到 来 之 前 脉 冲 个 数 已 满 ， 而 无 法 实 现 与 时 钟 信 号 C对 齐 ， 造 成 信 号 A丢 失 。 改 进 措 施 ： 将 分 割 的 地 平 面 变 成 整 体 。试 验 效 果 ： 故 障 不 再 出 现 ， ESD试 验 顺 利 通 过 。 2021-6-8 第 36 页