高速PCB設計規則總結及原因分析

1、當PCB時鐘頻率超過5MHZ或信號上升時間小于5ns時，一般需要采用多層板設計。

原因：采用多層板設計可以很好地控制信號電路的面積。

2、對于多層板，關鍵布線層（時鐘線、總線、接口信號線、射頻線、復位信號線、片選信號線及各種控制信號線所在層）應緊鄰完整的地平面 ，最好在兩個接地平面之間。

原因：關鍵信號線一般都是強輻射或者極其敏感的信號線。 靠近地平面的布線可以減少信號電路的面積，降低其輻射強度或提高抗干擾能力。

3、對于單層板，關鍵信號線兩面都要包邊。

原因：關鍵信號兩側接地，一方面可以減少信號環路面積，另一方面可以防止信號線與其他信號線之間的串擾。

4、對于雙層板，關鍵信號線的投影平面有大面積的鋪地板，或者像單面板一樣包孔。

原因：與靠近地平面的多層板關鍵信號相同。

5、多層板中，電源平面相對其相鄰的接地平面應減少5H-20H（H為電源與接地平面之間的距離）。

原因：相對于其返回地平面縮小電源層可以有效抑制邊緣輻射問題。

6、布線層的投影平面應在其返回平面層的區域內。

原因：如果布線層不在返回平面層的投影區域內，就會造成邊緣輻射問題，并且增大信號環路的面積，從而導致差模輻射增大。

7、多層板中，單板的TOP和BOTTOM層不應有大于50MHZ的信號線。

原因：高頻信號最好在兩個平面層之間行走，以抑制其向空間的輻射。

8、板級工作頻率大于50MHz的板，如果第二層和倒數第二層是布線層，則TOP和BOOTTOM層應鋪接地銅箔。

原因：高頻信號最好在兩個平面層之間行走，以抑制其向空間的輻射。

9、多層板中，單板的主工作電源層（應用最廣泛的電源層）應靠近其地平面。

原因：電源層與接地層相鄰可以有效減小電源電路的環路面積。

10、在單層板中，必須有一條與電源線相鄰且平行的地線。

原因：減小電源電流環路面積。

11、雙層板中必須有與電源線相鄰且平行的地線。

原因：減小電源電流環路面積。

12、分層設計時，應盡量避免布線層的相鄰設置。 如果無法避免相鄰的布線層，則應適當增大兩布線層之間的層間距，并減小布線層與其信號電路之間的層間距。

原因：相鄰布線層并行信號走線會引起信號串擾。

13、相鄰平面層應避免其投影平面重疊。

原因：當投影重疊時，層間耦合電容會導致層間噪聲耦合。

14、PCB布局設計時，應充分遵循沿信號流向直線布局的設計原則，盡量避免來回循環。

原因：避免信號直接耦合，影響信號質量。

15、同一塊PCB上放置多個模塊電路時，數字電路和模擬電路、高速和低速電路應分開布置。

原因：避免數字電路、模擬電路、高速電路和低速電路之間的相互干擾。

16、當電路板上同時有高、中、低速電路時，高速、中速電路應遠離接口。

原因：防止高頻電路噪聲通過接口向外輻射。

17、儲能和高頻濾波電容應放置在電流變化較大的單元電路或器件附近（如電源模塊的輸入輸出端子、風扇、繼電器等）。

原因：儲能電容的存在可以減小大電流回路的回路面積。

18、電路板電源輸入端口的濾波電路應靠近接口放置。

原因：避免使用已被過濾的行

19、PCB板上，接口電路的濾波、保護、隔離器件應靠近接口放置。

原因：能有效達到保護、濾波、隔離的效果。

20、如果接口處同時有濾波和保護電路，則應遵循先保護后濾波的原則。

原因：保護電路用于外部過壓、過流抑制。 如果在濾波電路后面放置保護電路，則濾波電路會因過壓、過流而損壞。

21、布局應保證濾波電路（濾波器）、隔離電路、保護電路的輸入輸出線互不耦合。

原因：當上述電路的輸入和輸出接線相互耦合時，濾波、隔離或保護效果會減弱。

22、如果板上設計了“潔凈”接口，則應在“潔凈”與工作場所之間的隔離帶上放置過濾器和隔離裝置。

原因：避免濾波器或隔離器件通過平面層相互耦合，削弱效果。

23、“潔凈地面”上除過濾器和防護裝置外，不得放置其他裝置。

理由：“潔凈”設計的目的是保證接口輻射最小，而“潔凈”很容易受到外界干擾的耦合，因此“潔凈”上不應該有其他不相關的電路和器件。

24、 晶體、晶振、繼電器、開關電源等強輻射器件應距板卡接口連接器至少1000mil。

原因：干擾會直接向外輻射或耦合出線電纜上的電流向外輻射。

25、 敏感電路或器件（如復位電路、WATCHDOG 電路等）距離板子邊緣至少 1000mil，特別是板子接口邊緣。

原因：板卡接口等地方最容易受到外界干擾（如靜電）耦合，而復位電路、看門狗電路等敏感電路則極易引起系統誤動作。

26、每個用于IC濾波的濾波電容應盡可能靠近芯片的電源引腳放置。

原因：電容距離引腳越近，高頻電路面積越小，輻射也越小。

27、起始端串聯的匹配電阻應靠近其信號輸出端放置。

原因：串聯匹配電阻一開始的設計目的是為了使芯片輸出端的輸出阻抗與串聯電阻的阻抗之和等于布線的特性阻抗。 匹配電阻放在最后，不能滿足上式。

28、PCB布線不得有直角或銳角布線。

原因：直角布線導致阻抗不連續，導致信號傳輸產生振鈴或過沖，形成較強的EMI輻射。

29、盡量避免相鄰布線層的分層設置。 如果無法避免，盡量使兩層走線相互垂直或平行走線長度小于1000密耳。

原因：減少平行線之間的串擾。

30、如果板子有內部信號走線層，則時鐘等關鍵信號線走在內層（走線層優先）。

原因：關鍵信號敷設在內部走線層可以屏蔽。

31、建議將地線纏繞在時鐘線兩側，每隔3000mil打一次接地過孔。

原因：保證接地線上各點電位相等。

32、時鐘、總線、射頻電纜等關鍵信號布線：同層其他并行布線應滿足3W原則。

原因：避免信號之間的串擾。

33、電流≥1A電源用的表貼保險絲、磁珠、電感、鉭電容的焊盤應通過至少兩個過孔與平面層連接。

原因：過孔等效阻抗降低。

34、差分信號線應同層、等長、平行敷設，阻抗相同，差分線之間不得有其他線路。

原因：保證差分線對的共模阻抗相等，提高其抗干擾能力。

35、關鍵信號走線不得跨越分區區域（包括過孔、焊盤造成的參考面間隙）。

原因：跨分區布線會導致信號回路面積增大。