PCB设计经验（3）——布线约束

布线约束：层分布布线约束：层分布
RF PCB的每层都大面积辅地，没有电源平面，RF布线层的上下相邻两层都应该是地平面。即使是数模混合板，数字部分可以存在电源平面，但RF区域仍然要满足每层都大面积辅地的要求。

RF单板的层叠结构

布线约束：基本要求
（1）走线要求尽量最短，不走闭环，不走锐角直角，线的宽度一致，没有浮空线。

（2）焊盘的出线方式要合理。

布线基本要求图

（3）差分信号线一般都是走的高速信号，其要满足阻抗的对称性，差分线不能交叉走线，线长相差不能超过100mil，差分线之间和单个差分线到地之间都要满足阻抗要求。差分走线过孔不能超过4个。差分线对间的间距满足3W规则。
（4）一般晶振、pll滤波器件、模拟处理信号处理芯片、电感、变压器下禁止走时钟线、控制线、电磁敏感线。
（5）模拟信号与数字信号，电源线与控制信号线，弱信号与其他任何信号都不能并排走线，应该分层（最好有地隔离）或相距较远走线。如果分层相邻层的线与线之间要交叉走线，不能并行走线。为了减少线间串扰，应保证线间距足够大，当线中心间距不少于3倍线宽时，则可保持70%的电场不互相干扰，称为3W规则。如要达到98%的电场不互相干扰，可使用10W的间距。
注：时钟布线的时候，一定要注意和数据线、控制信号线的有效隔离，距离越远越好，尽可能不要布在同层。
（6）强辐射信号线（高频、高速，尤以时钟线为甚）不要靠近接口、拉手条等以防对外辐射。
（7）敏感信号（主要指： 弱信号、复位信号、比较器的输入信号、AD的参考电源、锁相环滤波信号、芯片内部的PLL电路的滤波部分。）布线应该尽可能短，不靠近强辐射信号，不放在板的边缘，离外金属框架15mm以上。长距离走线时可以包地（应注意包地可能会引起阻抗变化）、内层走线。另外，对于ESD较弱的芯片的走线，建议内层走线，可以减弱芯片损坏的概率。
布线约束：电源
（1）注意电源退耦、滤波，防止不同单元通过电源线产生干扰，电源布线时电源线之间应相互隔离。电源线与其它强干扰线（如CLK）用地线隔离。
（2）小信号放大器的电源布线需要地铜皮及接地过孔隔离，避免其它EMI干扰窜入，进而恶化本级信号质量。
（3）不同电源层在空间上要避免重叠。主要是为了减少不同电源之间的干扰，特别是一些电压相差很大的电源之间，电源平面的重叠问题一定要设法避免，难以避免时可考虑中间隔地层。
布线约束：电源过流能力
(1)电源部分导线印制线在层间转接的过孔数符合通过电流的要求（1A/Ф0.3mm 孔）
(2)PCB的POWER部分的铜箔尺寸符合其流过的最大电流，并考虑余量（一般参考为1A/mm线宽）
　布线约束：接地方法
（1）接地线要短而直，减少分布电感，减小公共地阻抗所产生的干扰。
调整各组内滤波电容方向，缩小地回路。如图15所示的三个滤波电容，接地偏向于相关的RF 器件方向，尤其是高频滤波电容。

电容的接地图

（2）RF 主信号路径上的接地器件和电源滤波电容需要接地时，为减小器件接地电感，要求就近接地。
（3）有些元件的底部是接地的金属壳，要在元件的投影区内加一些接地孔，投影区内的表面层不得布信号线和过孔；
（4）接地线需要走一定的距离时，应加粗走线线宽、缩短走线长度，禁止接近和超过1/4导引波长，以防止天线效应导致信号辐射；
（5）除特殊用途外，不得有孤立铜皮，铜皮上一定要加地线过孔
（6）对某些敏感电路、有强烈辐射源的电路分别放在屏蔽腔内，装配时屏蔽腔压在PCB表面。PCB在设计时要加上“过孔屏蔽墙”，就是在PCB上与屏蔽腔壁紧贴的部位加上接地的过孔。如下图12所示，要有两排以上的过孔，两排过孔相互错开，同一排的过孔间距在100mils左右。

布线约束：通用规则
（1）PCB顶层走RF信号，RF信号下面的平面层必须是完整的接地平面，形成微带线结构。 如图13所示。要保证微带线的结构完整性，必须做到：同层内微带线要做包地铜皮处理，建议地铜皮边缘离微带线边缘有3H的宽度。H表示介质层厚度。 在3H范围内，不得有其它信号过孔。禁止RF 信号走线跨第二层的地平面缝隙。非耦合微带线间要加地铜皮，并在地铜皮上加地过孔。
微带线至屏蔽壁距离应保持为3H以上。微带线不得跨第二层地平面的分割线。

微带线结构图

（2）要求地铜皮到信号走线间隔≥3H。
（3）地铜皮边缘加地线孔，孔间距约在100mils左右，均匀整齐排列；
（4）地线铜皮边缘要光滑、平整，禁止尖锐毛刺；

(5)除特殊用途外，禁止RF信号走线上伸出多余的线头。
(6)RF信号布线周围如果存在其它RF信号线，就要在两者之间辅地铜皮，并在地铜皮上间隔100mils左右加一个接地过孔，起隔离作用。
(7)RF信号布线周围如果存在其它不相关的非RF信号（如过路电源线），要在两者间辅地铜皮，并每隔100mils左右加一个接地过孔。
(8)RF信号过孔与内层的其它布线靠近，如左图所示的过路电源线靠近了RF信号过孔，电源线上的EMI 干扰会窜入RF布线，所以要采用图14右图正确的布线方法，在电源线与RF信号过孔间辅地并加地过孔，起隔离作用。 有时内层的RF信号线与其它有较强干扰的信号（如过路电源线）过孔靠近，也采用同样的方法辅地并加地过孔。

电源线与射频过孔布线图

（9）器件安装孔是非金属化孔时，RF 信号布线要远离器件安装孔。需要在RF信号布线与安装孔间辅进地铜皮，并加接地过孔。