news 2026/6/10 15:40:10

硬件 - Layout合集

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张小明

前端开发工程师

1.2k 24
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硬件 - Layout合集

目录
布局
1. 层
1.1 电源和地的阻抗问题
1.2 单板排布原则
1.3 母板布线原则
1.4 多层板推荐布局
2. 模块划分
2.1 按功能划分
2.2 按频率划分
2.3 按先信号类型划分
2.4 一些注意事项
3.特殊器件布局使用DCDC的时候,可以“入口处”,开关电源也是会产生干扰的;

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滤波方面
1. 简述
2.滤波器件

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电流与线宽
1.计算方法
参考值


布局

1. 层
1.1 电源和地的阻抗问题

电源层和地层都存在阻抗,但是电源层阻抗>>地层阻抗,所以大量铺地就是尽量让电流从地层跑掉,减少发热量;

1.2 单板排布原则
  • 要注意原件下面需要有地平面给予屏蔽;
  • 一些重要信号线与地相邻;
  • 主电源尽量与地相邻,增加耦合;
1.3 母板布线原则
  • 地平面完整;
  • 相邻层信号不走平行线,尽量交叉;
  • 信号尽量与地平面相邻;
1.4 多层板推荐布局
  • 四层板:| 信号1 | GND | Power | 信号2 |
    其中信号1走主要信号,电源与地相邻增加耦合性;
  • 六层板:| 信号1 | GND | 信号2 | Power | GND | 信号3 |
2. 模块划分
2.1 按功能划分

这个好理解,比如划分成DCDC、雷达等,总之顾名思义,按功能进行划分模块;

2.2 按频率划分

这里可以作参考,高频为Mhz-Ghz级别,中频为Khz-Mhz级别,低频为<Khz级别;

2.3 按先信号类型划分

比如数字信号与模拟信号的划分,数字信号中涉及快速开关,容易对模拟信号形成干扰;

2.4 一些注意事项
  • 高速信号可以尽量走短线;
  • 时钟走短线,加屏蔽线 (时钟频率很快的);
  • 电压基准部分需要远离干扰源;
  • 晶振记得靠近IC;
3.特殊器件布局使用DCDC的时候,可以“入口处”,开关电源也是会产生干扰的;
  • 电感线圈下面别走一些高速、重要信号;
  • 去耦电容因为电容有效范围,记得放在需要去耦部分附近;


滤波方面

1. 简述

电源回路中存在寄生电感、等效电容,过孔,导线等都会产生。并且过孔越长,寄生电感越大;走线、GND与VCC之间都会存在等效电容;
在高低电平跳变时,在等效电感上会形成电势差,

▲V=LDlDt▲V=LDtDl​

会形成一定的尖峰脉冲,对电路形成干扰,又由于等效电感与导线成正相关,所以可以在IC附近加个电容,跳变时利用电容充放电,减小等效电感形成的干扰

2.滤波器件
  • 电感存在一个自谐振频率fcfc​,低于它时呈现感性,反之容性;
  • 磁珠可以视为电阻与电感串联,主要抑制差模噪声。当低频时电流顺利通过,高频时电流受阻,发热;
  • 共模电感可以抑制导线对地的高频噪声;

电容在PCB的EMC应用

  • 滤波电容种类:
去耦减小系统和接口间的耦合。可以理解为IC工作时,会产生噪声,去耦电容用来处理这些噪声,防止该IC对其它电路造成影响;
旁路在一些会产生瞬态能量的地方,给到一个低阻抗通路。防止别的地方对IC进行影响
储能
  • 电容的选择:
    RF可以用陶瓷电容、聚酯纤维电容、聚苯乙烯薄膜电容;
    对于滤波来说,可以用X7R、Y5V、Z5U等松散介质电容;
    板极频率高于50Mhz,可以多用0.01uf电容;

  • 去耦、旁路的建议:
    1.要注意自谐振特性;
    2.在所需要的频率范围内多加电容;
    3.靠近IC;
    4.旁路电容尽可能放在IC一个平面内;
    5.对于多时钟IC,可以把电容VCC处分割开(不用全黏在一起);
    6.对于时钟频率宽的IC,可以把两个容值接近2:1的电容并联放置;

  • 储能电容设计:
    1.板级储能电容:高频高速单板可以用较大容值(1~22uf)的钽电容,让负载很重的时候电压不会严重下跌;
    2.器件级储能电容:应对与高频高数,功耗损耗很大的器件。可以并联1-4个较大容值(1-22uf)的钽电容,这样负载很重的时候,器件周围电压可以保持正常;



电流与线宽

1mm = 39.37mil 1mil=0.0254mm

1.计算方法

先计算 Track 的截面积,1oz=35um=1.35mil

其中:

K 为修正系数,一般覆铜线在内层时取 0.024,在外层时取 0.048

T 为最大温升,单位为摄氏度(铜的熔点是 1060℃)

A 为覆铜截面积,单位为平方 MIL

例子:

内层、250mil宽,最大温升50℃

=8.4A

参考值

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