PCB设计规范(持续更新4)

10 EMC设计[1]信号电路的最小规则。 也就是说，尽量减小信号线及其电路构成的环路面积。 环面积越小，对外辐射越少，受外界干扰也越少。 针对该规则，在地平面进行分割时，考虑地平面和重要信号的布局分布，防止地平面切槽等引起的问题； 在双层板设计中，为了电源确保足够的空间的情况下，应该用参考地填充剩下的部分，并追加必要的通路有效地连接双面信号。

图表101信号电路最小例

[2]电源电路的最小规则：即电源和地构成电路的环路面积应尽可能小。

图表102电源电路最小示例

[3]线路屏蔽规则：实际上，也是为了尽量减小信号电路面积，多见于时钟信号、同步信号等比较重要的信号中； 特别重要的是，对于频率特别高的信号，应该考虑铜轴电缆屏蔽结构的设计。 也就是说，隔离布线的上下左右用地线，而且屏蔽地与实际地面有效结合的方法也值得考虑。

图表103线路屏蔽示例

(4)断电规则：电源线较长时，进入各元件前必须先切断电源，防止电源线上的耦合噪声直接进入负载元件。 另外，为了防止这些相互干扰，我们对每个负载的电源进行独立去耦，过滤后再进入负载。

图表104电源去耦示例

[5]接地良好规则：接线过程中应保持良好接地。

图表105接地示例

[6]时钟行处理规则：对EMC影响最大的因素之一是很少在时钟行上打孔，尽可能避免与其他信号线并行，并且远离常见的信号线，避免对信号线的干扰。 另外，请避开主板的电源部分，以免电源和钟表发生干扰。 如果在一块板上使用多个不同频率的时钟，则不能在两条不同频率的时钟线上并行运行。 时钟线路也不要靠近输出接口，以免高频时钟耦合到输出线路并释放到沿线。

图106时钟处理示例

(7)差分信号线走线规则：成对出现的差分信号线一般应平行走线，线宽和线间距一致，应尽量少打孔，如需打孔，应双线齐穿，使阻抗匹配。 [8]总线布线规则：同一属性的总线组尽量并排布线，线宽和线间距一致，尽量相同长度，避免打孔。 如果必须打孔，就把两条线一起打孔。 [9]电源与地层之间的限制规则：电源层与地层之间的EMC环境恶劣，应避免布置对干扰敏感的信号线。 [10]阻抗控制规则：有阻抗要求的网络应布置在阻抗控制层，相同阻抗的差分网络采用相同的线宽和线间距。 [11]串扰控制规则：串扰( CrossTalk )是PCB上不同网络之间由长平行布线引起的相互干扰，主要是由平行线之间的分布电容和分布电感的作用引起的。 克服串扰的主要措施是增大平行布线间距，遵守3W规则； 线间距不足时，可以在平行线之间插入接地的绝缘线； 减少布线层与接地面的距离[12]开环检查规则：不允许一端浮动的布线，避免产生“天线效应”，减少不必要的干扰辐射。

图表107开环示例

[13]走线闭环检查规则：防止信号线在不同层间形成自身环路。 多层板设计中容易发生这种情况，自环会引起辐射干扰。

图表108导线测量闭环示例

[14]走线谐振规律：主要针对高频信号的设计，即布线长度与该波长不成整数倍关系，避免出现谐振现象。

图表109导线谐振示例

[15]走线长度控制规则：短线路规则应设计为尽量缩短线路长度，以减少走线长度引起的干扰问题，特别是时钟线等重要信号线。 请务必将其振荡器放置在离元件近的地方(与总线类型不同)。

图表1010导线长度示例

[16]横移方向控制规则：即相邻层的横移方向为正交结构。 使不同的信号线在相邻的层中向同一方向行驶，避免在不需要的层间产生干扰； 由于部分底板等基板结构的制约，在难以避免这种情况的情况下，特别是信号速度较高的情况下，需要考虑用平面分离各布线层，用信号线分离各信号线。

图表1011行驶方向示例

[17]倒角规则： PCB设计中应避免出现锐角和直角。 会产生不必要的放射线，同时工艺性能也不好。

图形1012倒角规则示例

[18]布线规则：输入、输出信号尽量不要相邻平行布线。 高压低压线请在配线之间接入接地线，避免反馈耦合。 高频信号线尽可能短。 双面电源线、地线方向应与数据流一致，提高抗干扰能力。 [19]数字、模拟划分规则：数字、模拟划分。 对于低频电路，接地应尽量采用单点并联接地； 高频电路宜采用多点串联接地。 对于数字电路，为了提高抗干扰能力，需要将地线闭合在环路上。

图表1013接地示例

[20]数字接地和模拟接地的连接规则：如果数字接地和模拟接地被接地层而不是完整的平面分割，并且必须利用分割后的间隙进行布线，则首先将被分割的接地之间连接一点，连接两个接地之间的连接桥(在ADC转换器被定位在隔离区域之外的情况下，优选地，模数和模拟ADC越过隔离区域以形成连接桥。 )然后，通过该连接桥进行布线。 由此，可以在各信号线的下方直接设置电流回流路，可以减小环路面积。

图表1014类比数位反驳范例

[21]孤立铜区控制规律：孤立铜区又称铜岛，它的出现会带来不可预测的问题，将孤立铜区与其他信号连接，有助于改善信号质量。 通常接地或删除孤立铜区。 在实际制作中，可以在木板的空白部分添加铜箔。 这主要是为了使印刷电路板的加工变得容易，也有助于防止印刷电路板的翘曲。

图表1015孤立铜控制例

[22]电源和地层完整性规则：对于过孔密集区域，注意避免电源和地层挖通区域孔洞相互连接，形成平面层分割，破坏平面层完整性，增大信号线在地层的电路面积。 线路板整体布线、打孔要均匀，避免明显的疏密不均。 当印刷电路板外层信号有大片空白区域时，加辅助线使板面金属线分布基本平衡。

图表1016地层完整性示例

[23]电源与地层重叠规则：避免不同电源层在空间上重叠。 主要是为了减少不同电源之间的干扰。 特别是在几个电压相差较大的电源之间，一定要避免电源平面重叠的问题。 其分隔宽度必须考虑不同电源之间的电位差。 电位差大于12V时，分隔宽度大于50mil，反过来可选择20~25mil，芯板等在条件允许可小于15mil的情况下，边界尽量加宽，难以避开时可考虑中隔地层。

图表1017重叠电源层示例

[24] 3W规则：确保线间距离足够大以减少线间干扰，当线中心间距离为3倍以上的线宽时，保持70%的电场，防止相互干扰。 被称为3W规则。 要避免98%的电场相互干扰，请使用10W规则。

图表1018 3W图标

[25] 20H规则：电源层与地层之间的电场发生变化，在板边向外辐射电磁干扰。 叫做边缘效应。 可以使电源层收缩，使电场只能在接地层的范围内传输。 以1h (电源与接地之间的介质厚度)为单位，内缩20H即可将70%的电场限制在接地边缘内； 缩短100小时的话，可以将98%的电场限制在内部。

图表1019 20H图标

[26] 5~5规则：印刷电路板层数选择规则，即时钟频率达到5MHz或脉冲上升时间小于5ns时，PCB板一般采用多层板。 根据情况的不同，也有从成本的角度采用双层板结构的情况。 在这种情况下，希望印刷电路板的一面为完整的地平面。 [27]地层连接规律：一般EMI测试范围最高1Ghz。 那么，1Ghz信号波长为30cm，1Ghz信号的1/4波长为7.5cm=2952mil。 也就是说，如果过孔间距小于2952mil，可以很好地满足地层连接，起到良好的屏蔽作用。 推荐每1000mil制作一次接地通路就足够了。

11安规设计[28]安规设计a .认证产品PCB的安规要求按照认证者的相关标准要求。 (例如，en 50124-1:2001第1部分： basic requirements-clearancesandcreepagedistancesforallelecttion b .非认证产品PCB安全规定的要求符合国标规定(例如T 4588.3-2002印制板的设计和使用、电气间隙和爬电距离的确定方法可参考GB/T 16935.5-2008低压系统内设备的绝缘配合)。 C .对PCB两导体施加10N的力会缩短距离，如果低于安全距离要求，则需要设计点胶固定该部件的技术以确保其电气间隙。 D. PCB原边、副边分隔带清晰可见，中央有虚线标记。 e .防火阻燃要求：如有防火阻燃等级要求，需选用相应的PCB材料。 f .电源连接器显示：交流峰值超过42.4Vac的部分，或直流超过60Vac的部分，且为单独引线(非连接器)应显示额定电压范围、额定电流范围、频率范围，多相时应显示相序(有连接器的推测保护接地需要标识。 g .防腐要求： PCB板上的元件金属外壳必须与大地连接，或电位差不得超过0.6Vdc。 h .可靠性要求高或隔离要求高时，应加倍线宽和线间距，加大元件布置间距，增加电气间隙和爬电距离，平面距离不能增加时采用开槽方式处理。

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