寄生电容和寄生电感
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面。 对于地的层数要考虑：
• 元件面下面（第2层或倒数第2层）有相对完整的 地平面。
• 高频、高速、时钟等关键信号有一相邻地平面。 • 关键电源应与其对应地平面相邻。
从屏蔽的角度考虑，地平面一般均作了接地处 理，并作为基准电平参考点，其屏蔽效果远远优于 电源平面。因此，在选择参考平面时，应优选地平 面。
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பைடு நூலகம்
（２）电源层、地层、信号层的相对位置 单板层的排布一般原则：
• 元件面下面（第二层）为地平面，提供器件屏 蔽层以及为顶层布线提供参考平面。
• 所有信号层尽可能与地平面相邻。 • 尽量避免两信号层直接相邻。 • 主电源尽可能与其对应地相邻。 • 兼顾层压结构对称。 ２０Ｈ原则：一般电源层敷铜要内缩于地层，即电 源层到板边的距离要比地层到板边的距离大２０Ｈ （Ｈ指的是电源层到相应地层的层间厚度）．
相反，如果系统存在两个参考面，就可能形成 一个偶极天线(注：小型偶极天线的辐射大小与线
的长度、流过的电流大小以及频率成正比) ；而如
果信号不能通过尽可能小的环路返回，就可能形
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成一个大的环状天线(注：小型环状天线的辐射大小 与环路面积、流过环路的电流大小以及频率的平方 成正比)。在设计中要尽可能避免这两种情况 。
概述
PCB设计主要包括: 一. 信号完整性设计 二. 工艺及结构设计 三. 热设计
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一 信号完整性设计
信号完整性设计：即是对信号质量的控制,它在很大程度上 决定着整个电路板性能的好坏,产品的正常功能能否实现、可 靠性问题、EMC能否达标都是此设计阶段的主要任务。
主要考虑的方面： 1、电路板层数的设计 2、混合信号的分区设计 3、地线的设计 4、去藕和旁路电容设计 5、布线设计
间隙。对于前者，跨越分割间隙的是光信号；对于后
者，跨越分割间隙的是磁场。
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方法三： 采用差分信号， 信号从一条线流入从另外一条
信号线返回，这种情况下不需要地作为回流路径。 方法四：
PCB设计采用统一地，通过数字电路和模拟电路 分区以及合适的信号布线，避免了地分割带来的潜 在的麻烦．在这种情况下元器件的布局和分区就成 为决定设计优劣的关键。如果布局布线合理，数字 地电流将限制在电路板的数字部分，不会干扰模拟 信号。
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例１
四层板，优选方案1
方案１为现行四层PCB的主选层设置方案，在 元件面下有一地平面，关键信号优选布TOP层。
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至于层厚设置，有以下建议： ● 满足阻抗控制 ● 芯板（GND到POWER）不宜过厚，以降低电
源到地平面的分布阻抗，保证电源平面的去耦 效果
六层板，优选方案3
线。
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图２
方法一： 如果必须对地线层进行分割，
而且必须通过分割之间的间隙布线 ，可以先在被分割的地之间进行单 点连接，形成两个地之间的连接桥 ，然后通过该连接桥布线。这样， 在每一个信号线的下方都能够提供 一个直接的电流回流路径，从而使 形成的环路面积很小。如图２所示。
方法二：
采用光隔离器件或变压器也能实现信号跨越分割
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要深入探讨数字信号对模拟信号的干扰必须先 了解高频电流的特性。许多设计工程师仅仅考虑信 号电流从哪儿流过，而忽略了电流的具体路径。高 频电流总是选择阻抗最小(电感最低)，直接位于信 号下方的路径，因此返回电流会流过邻近的电路层 ，而无论这个临近层是电源层还是地线层。 由此可 以得知，只有将数字信号布线在电路板的模拟部分 之上或者将模拟信号布线在电路板的数字部分之上 时，才会出现数字信号对模拟信号的干扰。
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１．电路板的层数设计
电路板的层数设计要考虑到电气性能、器件密 度、成本和结构等各方面的要求。设计师需要综合 考虑来取得折中方案。 “五－五”规则：即时钟频率大于５MHz或者脉冲
上升 时间小于５ns，宜于选择多层电路板。 （１）Vcc、GND的层数
单板电源的层数由其种类数量决定：对于单一 电源供电的PCB，一个电源平面足够了；对于多种 电源，若互不交错，可考虑采取电源层分割（保证 相邻层的关键信号布线不跨分割区）；对于电源相 互交错的单板，则必须考虑采用2个或以上的电源平
对于局部、少量信号要求较高的场合，方案4比 方案3更合适，它能提供极佳的布线层S2。 （注：S－信号层，P－电源层，G－地层）
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２．混合信号PCB的分区设计
混合信号电路PCB的设计很复杂，元器件的局、 布线以及电源和地线的处理将直接影响到电路性能 和电磁兼容性能。
如何降低数字信号和模拟信号间的相互干扰呢 ？在设计之前必须了解电磁兼容(EMC)的两个基本 原则：第一个原则是尽可能减小电流环路的面积； 第二个原则是系统只采用一个参考面。
一种建议将混合信号电路板上的数字地和模拟 地分割开，这样能实现数字地和模拟地之间的隔离。 尽管这种方法可行，但是存在很多潜在的问题，在 复杂的大型系统中问题尤其突出。最关键的问题是 不能跨越分割间隙布线，一旦跨越了分割间隙布线， 电磁辐射和信号串扰都会急剧增加。在PCB设计中 最常见的问题就是信号线跨越分割地或电源而产生 EMI问题。
对于六层板，优先考虑方案3，优选布线层S2，其 次S3、S1。主电源及其对应的地布在4、5层。
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层厚设置时，增大S2-P之间的间距，缩小P-G2 之间的间距（相应缩小G1-S2层之间的间距），以 减小电源平面的阻抗，减少电源对S2的影响。
在成本要求较高时，可采用方案1，优选布线层 S1、S2，其次S3、S4 。与方案1相比，方案2保证 了电源、地平面相邻，减少电源阻抗，但S1、S2、 S3、S4全部裸露在外，只有S2才有较好的参考平 面。
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例２
图１
如图1所示，我们采用上述 分割方法，而且信号线跨越了两 个地之间的间隙，在这种情况下 当把分割地在电源处连接在一起 时，将形成一个非常大的电流环 路。流经大环路的高频电流会产 生辐射和很高的地电感，如果流 过大环路的是低电平模拟电流， 该电流很容易受到外部信干扰。 另外，模拟地和数字地通过一根 长导线连接在一起会构成偶极天
面。 对于地的层数要考虑：
• 元件面下面（第2层或倒数第2层）有相对完整的 地平面。
• 高频、高速、时钟等关键信号有一相邻地平面。 • 关键电源应与其对应地平面相邻。
从屏蔽的角度考虑，地平面一般均作了接地处 理，并作为基准电平参考点，其屏蔽效果远远优于 电源平面。因此，在选择参考平面时，应优选地平 面。
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பைடு நூலகம்
（２）电源层、地层、信号层的相对位置 单板层的排布一般原则：
• 元件面下面（第二层）为地平面，提供器件屏 蔽层以及为顶层布线提供参考平面。
• 所有信号层尽可能与地平面相邻。 • 尽量避免两信号层直接相邻。 • 主电源尽可能与其对应地相邻。 • 兼顾层压结构对称。 ２０Ｈ原则：一般电源层敷铜要内缩于地层，即电 源层到板边的距离要比地层到板边的距离大２０Ｈ （Ｈ指的是电源层到相应地层的层间厚度）．
相反，如果系统存在两个参考面，就可能形成 一个偶极天线(注：小型偶极天线的辐射大小与线
的长度、流过的电流大小以及频率成正比) ；而如
果信号不能通过尽可能小的环路返回，就可能形
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成一个大的环状天线(注：小型环状天线的辐射大小 与环路面积、流过环路的电流大小以及频率的平方 成正比)。在设计中要尽可能避免这两种情况 。
概述
PCB设计主要包括: 一. 信号完整性设计 二. 工艺及结构设计 三. 热设计
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一 信号完整性设计
信号完整性设计：即是对信号质量的控制,它在很大程度上 决定着整个电路板性能的好坏,产品的正常功能能否实现、可 靠性问题、EMC能否达标都是此设计阶段的主要任务。
主要考虑的方面： 1、电路板层数的设计 2、混合信号的分区设计 3、地线的设计 4、去藕和旁路电容设计 5、布线设计
间隙。对于前者，跨越分割间隙的是光信号；对于后
者，跨越分割间隙的是磁场。
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方法三： 采用差分信号， 信号从一条线流入从另外一条
信号线返回，这种情况下不需要地作为回流路径。 方法四：
PCB设计采用统一地，通过数字电路和模拟电路 分区以及合适的信号布线，避免了地分割带来的潜 在的麻烦．在这种情况下元器件的布局和分区就成 为决定设计优劣的关键。如果布局布线合理，数字 地电流将限制在电路板的数字部分，不会干扰模拟 信号。
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例１
四层板，优选方案1
方案１为现行四层PCB的主选层设置方案，在 元件面下有一地平面，关键信号优选布TOP层。
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至于层厚设置，有以下建议： ● 满足阻抗控制 ● 芯板（GND到POWER）不宜过厚，以降低电
源到地平面的分布阻抗，保证电源平面的去耦 效果
六层板，优选方案3
线。
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图２
方法一： 如果必须对地线层进行分割，
而且必须通过分割之间的间隙布线 ，可以先在被分割的地之间进行单 点连接，形成两个地之间的连接桥 ，然后通过该连接桥布线。这样， 在每一个信号线的下方都能够提供 一个直接的电流回流路径，从而使 形成的环路面积很小。如图２所示。
方法二：
采用光隔离器件或变压器也能实现信号跨越分割
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要深入探讨数字信号对模拟信号的干扰必须先 了解高频电流的特性。许多设计工程师仅仅考虑信 号电流从哪儿流过，而忽略了电流的具体路径。高 频电流总是选择阻抗最小(电感最低)，直接位于信 号下方的路径，因此返回电流会流过邻近的电路层 ，而无论这个临近层是电源层还是地线层。 由此可 以得知，只有将数字信号布线在电路板的模拟部分 之上或者将模拟信号布线在电路板的数字部分之上 时，才会出现数字信号对模拟信号的干扰。
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１．电路板的层数设计
电路板的层数设计要考虑到电气性能、器件密 度、成本和结构等各方面的要求。设计师需要综合 考虑来取得折中方案。 “五－五”规则：即时钟频率大于５MHz或者脉冲
上升 时间小于５ns，宜于选择多层电路板。 （１）Vcc、GND的层数
单板电源的层数由其种类数量决定：对于单一 电源供电的PCB，一个电源平面足够了；对于多种 电源，若互不交错，可考虑采取电源层分割（保证 相邻层的关键信号布线不跨分割区）；对于电源相 互交错的单板，则必须考虑采用2个或以上的电源平
对于局部、少量信号要求较高的场合，方案4比 方案3更合适，它能提供极佳的布线层S2。 （注：S－信号层，P－电源层，G－地层）
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２．混合信号PCB的分区设计
混合信号电路PCB的设计很复杂，元器件的局、 布线以及电源和地线的处理将直接影响到电路性能 和电磁兼容性能。
如何降低数字信号和模拟信号间的相互干扰呢 ？在设计之前必须了解电磁兼容(EMC)的两个基本 原则：第一个原则是尽可能减小电流环路的面积； 第二个原则是系统只采用一个参考面。
一种建议将混合信号电路板上的数字地和模拟 地分割开，这样能实现数字地和模拟地之间的隔离。 尽管这种方法可行，但是存在很多潜在的问题，在 复杂的大型系统中问题尤其突出。最关键的问题是 不能跨越分割间隙布线，一旦跨越了分割间隙布线， 电磁辐射和信号串扰都会急剧增加。在PCB设计中 最常见的问题就是信号线跨越分割地或电源而产生 EMI问题。
对于六层板，优先考虑方案3，优选布线层S2，其 次S3、S1。主电源及其对应的地布在4、5层。
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层厚设置时，增大S2-P之间的间距，缩小P-G2 之间的间距（相应缩小G1-S2层之间的间距），以 减小电源平面的阻抗，减少电源对S2的影响。
在成本要求较高时，可采用方案1，优选布线层 S1、S2，其次S3、S4 。与方案1相比，方案2保证 了电源、地平面相邻，减少电源阻抗，但S1、S2、 S3、S4全部裸露在外，只有S2才有较好的参考平 面。
第10页/共46页
例２
图１
如图1所示，我们采用上述 分割方法，而且信号线跨越了两 个地之间的间隙，在这种情况下 当把分割地在电源处连接在一起 时，将形成一个非常大的电流环 路。流经大环路的高频电流会产 生辐射和很高的地电感，如果流 过大环路的是低电平模拟电流， 该电流很容易受到外部信干扰。 另外，模拟地和数字地通过一根 长导线连接在一起会构成偶极天