layout与PCB的29个基本关系

layout与PCB29基本关系

1.几个基本原理:任何导线都有阻抗；电流总是自动选择阻抗最小的路径；辐射强度与电流、频率和电路面积有关；共模干扰大 dv/dt 减少信号对地互容； EMI 类似于提高抗干扰能力的原理。

2.布局应根据电源、模拟、高速数字和功能块进行分区。

3.尽量减少大 di/dt 回路面积大幅减小 dv/dt 信号线长度（或面积，宽度不应太宽，布线面积增加分布电容，一般做法是：布线宽度尽可能大，但去除多余部分），尽量直线，减少其隐含的包围区域，减少辐射。

4.感性串扰主要由大引起 di/dt 环路（环形天线）的感应强度与相互感应成正比，因此减少与这些信号的相互感应（主要方法是减少环路面积和距离）更为关键；容性串扰主要由大引起 dv/dt 当产生信号时，感应强度与互容成正比，所有减少与这些信号的互容(主要方法是减少耦合的有效面积，增加距离，随着距离的增加，互容性迅速下降)更为关键。

5.尽量利用环路对消原则布线，进一步减少 di/dt 如图所示 1 所示(类似双绞线利用环路对消原理提高抗干扰能力，增加传输距离):

图1:环路对消（boost电路续流环)

6.减少环路面积不仅减少辐射，还减少环路电感，使电路性能更好。

7.减少环路面积要求我们准确设计每条线路的回流路径。

8、当多个 PCB 当连接到连接器时，还需要考虑使环路面积最小化，特别是大的 di/dt 信号、高频信号或敏感信号。最好一条信号线对应一条地线，两条线尽量靠近，必要时可以用双绞线连接(双绞线每圈长度对应噪声半波长的整数倍)。如果你打开电脑机箱，你可以看到主板到前面板 USB 接口采用双绞线连接，可见双绞线连接对抗干扰、降低辐射的重要性。

9.对于数据布线，尽量在布线中安排更多的地线，使这些地线均匀分布在布线中，可以有效减少环路面积。

10.虽然一些板间连接线是低频信号，但由于这些低频信号含有大量的高频噪声（通过传导和辐射），如果处理不当，很容易辐射这些噪声

11.布线时，首先考虑大电流布线和易辐射布线。

12.开关电源通常有 4 电流环：输入、输出、开关、续流 2 ）。输入输出两个电流环几乎是直流，几乎不产生EMI，但容易干扰；开关和续流有两个大电流环 di/dt ，需要注意。

图2：Buck电路电流环

13、MOS（IGBT）管道(锐单商城有售)的栅极驱动电路通常也含有较大的 di/dt 。

14.不要将小信号电路放置在大电流和高频高压电路中，如控制和模拟电路，以避免干扰。

15、减小易受干扰（敏感）信号回路面积和走线长度，以减小干扰。

16小信号线远离大 dv/dt 信号线（比如开关管的 C 极或 D 极，缓冲 (snubber) 为了减少耦合，可以在中间铺地(或电源，简而言之，常电位信号)进一步减少耦合，铺地与地平面应有良好的接触。同时，也要尽量远离大信号 di/dt 防止感性串扰的信号线。最好不要去小信号线 dv/dt 信号下方。如果小信号线背面可以铺设(同性质)，也可以减少耦合的噪声信号。

17.更好的做法是在这些大的地方 dv/dt 、 di/dt 信号线(包括开关设备) C/D 极、开关管散热器)周围和背面铺设，上下铺设用过孔连接，并用低阻抗线连接到公共接地点(通常是开关管 E/S 极，或取样电阻)。这样可以减少辐射 EMI 。需要注意的是，小信号地面不能接收到屏蔽地面，否则会引起更大的干扰。大 dv/dt 干扰通常通过相互容性耦合到散热器和附近的地方。最好将开关管散热器连接到屏蔽地面，表面开关设备也会减少相互容性，从而减少耦合。

18.最好不要使用容易干扰的布线。它会通过孔干扰穿过孔的所有层。

19.屏蔽可以减少辐射 EMI ，但是对地电容的增加会导致传导 EMI (共模，或非本征差模)增加了，但只要屏蔽层接地得当，就不会增加太多。在实际设计中可以权衡。

20.防止共阻抗干扰，用一点接地，从一点引出电源。

21.开关电源通常有三种:输入电源大电流地、输出电源大电流地、小信号控制地。

在连接之前，首先要判断接地的性质。采样和误差放大的地方通常应接收输出电容器的负极，采样信号通常应从输出电容器的正极中取出，小信号控制和驱动通常分别接收开关管 E/S 在极或取样电阻上，防止共阻抗干扰。通常 IC 控制地和驱动地不单独引出。此时，取样电阻必须尽可能小，以减少共阻抗干扰，提高电流取样的精度。

23.输出电压采样网络最好靠近误差放大器，而不是靠近输出端。这是因为低阻抗信号比高阻抗信号更不容易受到干扰。采样线路应尽可能靠近对方，以减少拾取的噪音。在瑞单商城购买零部件。

24.布局要注意远离电感，互相垂直，以减少互感，尤其是储能电感和滤波电感。

25.布局注意高频电容和低频电容并联使用时，高频电容靠近用户。

26.低频干扰一般为差模（ 1M 高频干扰一般为共模，通常通过辐射耦合。

27.如果高频信号耦合到输入耦合，很容易形成 EMI (共模)如果输入引线接近电源，可以设置磁环。 EMI 减少表明存在这个问题。解决这个问题的方法是减少耦合或电路 EMI 。如果高频噪声不被过滤并传输到输入导线，也会形成 EMI (差模)，此时套磁环无法解决问题，如果输入引线接近电源，将两个高频电感(对称)串在一起 EMI 减少表明存在这个问题。解决此问题的方法是改善滤波，或采用缓冲、钳位等手段减小高频噪声的产生。

28差模和共模电流：

29、EMI 滤波器应尽量靠近进线，进线应尽量短，尽量减少 EMI 滤波器前后耦合。进线最好用外壳屏蔽(方法如上)。 EMI 滤波器也要做类似的处理。尽量打开进线和高线 dv/dt 在布局上要考虑信号布线的距离。