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1、PCB和信号完整性 by WZK,板层结构 布局 布线 电源/地层敷铜,PCB板层结构,地层和电源层的电容模型 层间距小 堆叠面积大 层电容越大 环流越小 抑制越有效,PCB板层结构层电容,地层和电源层间距引起层电容的容值变化 E=2.8 H=0.6mm C=0.2022nF E=9.6 H=1mm C=0.4159nF,PCB板层结构层电容,PCB的介电系数影响,电源/地层间距的影响,电源/地层相邻 整板EMC较大，SI性能较好 层间串扰小 环流环路小 电源和地层在两个表层 整板EMC较小，SI性能较差 交互电容增大，层间串扰增大 最大的环流 阻抗失控,地层/信号层间距的影响,地层与信号层分
2、别为14.4mils、7.2mils、3.6mils被干扰的近端和远端串扰强度,地层/信号层间距的影响,地层与信号层分别为14.4mils、7.2mils、3.6mils被干扰的近端和远端串扰波形,地层/信号层间距的影响,地层与信号层分别为14.4mils、7.2mils、3.6mils被干扰的近端和远端串扰波形,PCB板的堆叠与分层,双面板，此板仅能用于低速设计。EMC比较差。 四层板。由以下几种叠层顺序。,第一种情况，是四层板中理想的一种情况。因为外层是地层，对EMI有屏蔽作用，同时电源层同地层也可靠得很近，使得电源内阻较小，取得最佳郊果。但当本板器件密度比较大时不能保证第一层地的完整性，
3、这样第二层信号会变得更差；信号层相邻层间串扰增大。,PCB板的堆叠与分层,第二种情况，是常用的一种方式。因为在这种结构中，有较好的层电容效应，整个PCB的层间串扰很小。信号层能够映射了完整的平面，能够取得较好的信号完整性。在此种结构中,由于信号线层在表层，空间辐射强度增大，需加外加屏蔽壳，才能减少EMI。 第三种情况，电源和地层在表层，信号完整性较好。S1层上信号线质量最好。S2次之。对EMI有屏蔽作用。但环流环路较大，器件密度大小直接影响PCB的信号质量，信号层相邻有不能避免层间干扰。总体上不如第一种板层结构，除非是对电源功率有特殊要求。,PCB板的堆叠与分层,六层板 由以下几种叠层顺序。,
4、A种情况，是常见的方式之一，S1是比较好的布线层。S2次之。注意S2S3层的层间串扰。S4层如果没有器件，就少走信号线。多一层地。,PCB板的堆叠与分层,B种情况，S2S3层信号完整性好， S2层为好的布线层，S3层次之。电源平面阻抗较好,层电容较大，利于整板EMI抑制。但S1S2和信号层相邻，有较大层间干扰，且离电源和底层较远，EMI空间辐射强度较大，需要外加屏蔽壳。 C种情况，这种情况是六层板中最好的情况，S1，S2，S3都是好的布线层。电源平面阻抗较好。美中不足的是S4层离参考层远。 D种情况，在六层板中，性能虽优于前三种，但布线层少于前两种。此种情况多在背板中使用。,电源布局,电源布局
5、尽量采用星形，少用菊花链布局，减少电源的公共回路。 电源的输入和输出分开布局，避免串扰 主PMU芯片，Charger芯片，背光芯片，5V升压芯片需要放置屏蔽壳内 供各个功能模块使用的电源芯片需要就近放置在模块电源端，注意电源走线避开射频区域 电感器件不要靠近并排摆放，形成互感 电容、电感摆放要靠近芯片管脚并有利于电源的单点接地。,电源布局,菊花链和星形走线,电源布局,LDO器件布局,LDO器件布局,LDO器件布局,DCDC器件布局,保持通路在Vin、Vout之间，Cin、Cout接地很短，以降低噪音和干扰； R和C的反馈成份必须保持靠近VFB反馈脚，以防噪音； 大面积地直接联接2脚和Cin、C
6、out的负端,DCDC器件布局,SW vs L1 距离4mm Cout vs L1 距离4mm SW、Vin、Vout、GND 的线必须粗短,高速器件布局,DDR,SDRAM ,NAND FLASH 靠近CPU放置，相对集中在屏蔽壳内摆放，并注意CPU的Memory出线方向，减少线长和交叉线数量。 相邻层是完整地镜像 屏的插座应顺着CPU出线的方向，中间的RC滤波器件尽量放在CPU侧 高速器件(MCP , CPU ,屏的插座)远离天线及模块 如果高速器件离RF模块和天线较近(200mils以内)，请将信号的过孔(尤其是SDRAM的时钟SDCLK)远离RF模块和天线，远离1/2芯片长度,如果无法
7、避免,在背面露铜用于贴屏蔽贴.,高速器件布局,低频的最小电阻路径和高频的最小电感路径,高速器件布局,左边的是电容在芯片Pin与Via之间,环路较小,右边的是Via在power Pin与电容之间,增大了环路大小,去藕效果较差,应避免,射频模块布局,RF模块和天线不要正对主屏蔽壳的内凹角,和RF模块相邻的屏蔽壳边需要加焊。,射频模块布局,RF模块和天线周边不要有金属器件 ,其它金属器件影响天线的频率点,阻抗等参数,模块电源布局,模块电源旁路电容布局,PCB布线 传输线,传输线要求走线线宽一致，拐线时尤其要注意,PCB布线 传输线,传输线怕过孔引起的阻抗突变，信号线CLK ,RGB RAM BUS
8、总 VIA不要超过4个,PCB布线 传输线,传输线即使很短的桩线也会有反射,PCB布线 串扰,平行走线的串扰电流走向 反向电流的平行线串扰更大,PCB布线 串扰,平行走线的串扰线间距和平行线长 串扰强度和走线长度成正比，和间距成反比,PCB布线 串扰,串扰强度和频率正比,PCB布线 串扰,减少串扰措施 加大线间距，减小线平行长度，必要时可以以jog方式走线； 加入端接匹配可以减小或消除反射，从而减小串扰； 信号层限制在高于地线平面10mil以内； 在串扰较严重的两条线之间插入一条地线，可以起到隔离的作 用，从而减小串扰。,PCB布线 串扰,减少串扰措施 信号线( CLK , audio ,vi
9、deo, RESET ,USB)用3W法则, 70%的电场不互相干扰 USB差分线对间距为air gap USB的线宽W,与其他的信号线的间距为2W 音频等模拟信号一般使用5W法则，用铺铜屏蔽隔离,PCB布线 串扰,减少串扰措施 避开噪声源 电感、晶体肚子邻近表层严禁走线打过孔。CPU肚子邻近表层不要穿线。,PCB布线 环流,信号线和信号回流构成电流环路，布线要遵循环流最小原则,PCB布线 过孔,高速信号线换层时附近要有地孔提供回流环路 整板要有地孔阵列保证整板阻抗小，回环小。,PCB布线 过孔,高速信号线换层时附近要有地孔提供回流环路,PCB布线 地屏蔽,对噪声敏感的电路考虑用地屏蔽，在信号
10、层的四周布宽度大于50mail地线,地孔间距小于300mail。,PCB布线 地屏蔽,电源线不要走表层，利用表层作地屏蔽。 PG728D01B VPack+走在表层,1.57542GHz附近噪声很大,导致GPS信号很差,PCB布线 地屏蔽,信号线不要走表层，利用表层作地屏蔽。无法避免时尽量放置屏蔽壳内malata 画的74306LCD的排线,在滤波之前就出现在表层,导致辐射超标,PCB布线 地屏蔽,多层PCB中，电源平面尺寸比地平面尺寸内缩相互间距地20倍。通过20-H规则，单板边缘辐射可减小80。将电源的外层用地包起来,并打上GND VIA以减少power辐射,PCB敷铜 地分割,信号线跨越分割地，引起的空间辐射场强,PCB敷铜 地分割,信号线跨越分割地，走线下要有地桥已减小回流,PCB敷铜 地分割,信号线跨越分割地，走线下要有地桥已减小回流,PCB敷铜 孤铜,孤铜超过150mils(尤其是表层)不能打GND VIA,将该区域删除,以免形成悬空的天线。,
