敏感電路防護布線規(guī)則
敏感區(qū)域集中化
將模擬電路、時鐘模塊、復(fù)位電路等敏感單元集中布置于PCB中央?yún)^(qū)域,遠離接口、開關(guān)電源等噪聲源。若存在多層級電路(如數(shù)字與模擬混合),需通過物理隔離帶(如地平面分割)形成獨立功能區(qū),隔離帶寬度建議≥20mil。
關(guān)鍵信號路徑最短化
敏感信號線(如ADC采樣線、晶振輸出)應(yīng)遵循最短路徑原則,減少迂回與過孔。例如,晶振至MCU的走線長度需控制在12mm以內(nèi),且兩側(cè)用接地過孔包圍,抑制高頻輻射。
噪聲源與敏感電路正交布局
高頻開關(guān)器件(如DC-DC轉(zhuǎn)換器)與敏感電路呈90°正交排布,避免磁場耦合。功率回路區(qū)域需遠離模擬地,防止共阻抗干擾。
差分信號等長匹配
高速差分對(如LVDS、USB)需嚴格等長(誤差≤5mil),線間距為線寬的2-3倍(3W原則)。若需過孔,應(yīng)成對對稱布置,避免引入阻抗突變。
單點接地與多點接地結(jié)合
低頻模擬電路采用單點接地(星型拓撲),高頻部分采用多點接地(過孔密集連接至平面)。接地層需避免分割,若必須分割,需在過渡區(qū)域添加1nF電容實現(xiàn)高頻回流。
敏感線與干擾線垂直交叉
當模擬信號線與數(shù)字信號線必須交叉時,采用垂直交叉方式,并在交叉點下方布置地平面隔離。若為多層板,優(yōu)先選擇中間層走敏感線,上下層為完整地平面。
包地處理與屏蔽過孔
敏感信號線兩側(cè)設(shè)置連續(xù)接地的“護衛(wèi)地線”,地線寬度≥2倍信號線寬。每500mil添加一個接地過孔,形成電磁屏蔽籠。例如,時鐘信號線兩側(cè)地線間距≤3H(H為線距平面高度)。
屏蔽線與共模扼流圈應(yīng)用
外部接口敏感信號(如CAN、RS485)采用雙層屏蔽線,內(nèi)層屏蔽單端接地,外層屏蔽兩端接地。在PCB入口處加裝共模扼流圈(CMC),抑制共模噪聲傳導(dǎo)。
濾波器件布局優(yōu)化
EMI濾波器(如TVS、磁珠)靠近接口放置,輸入/輸出端走線間距≥3倍線寬。濾波電路下方禁止布設(shè)敏感信號線,必要時添加屏蔽罩或接地銅箔隔離。
晶振與高頻電路防護
晶振電路周圍鋪設(shè)完整地平面,禁止走線穿透。匹配電容需緊鄰晶振引腳,且電容至地路徑最短。晶振外殼通過過孔與地平面連接,抑制輻射。
復(fù)位與控制信號保護
復(fù)位(NRST)信號線遠離板邊(≥1000mil),兩側(cè)包地并添加0.1μF去耦電容??刂菩盘枺ㄈ鏓N、CS)采用“包地+屏蔽過孔”組合,避免受數(shù)字噪聲干擾。
電源與地平面完整性
電源層內(nèi)縮20H(H為層間距),關(guān)鍵區(qū)域(如MCU供電)添加0.1μF和10μF電容并聯(lián)。地平面禁止開槽,若必須開槽,需在槽兩側(cè)布置地過孔橋接。
敏感電路防護的核心在于干擾隔離、路徑優(yōu)化與能量泄放。通過功能分區(qū)、差分匹配、屏蔽包地等手段,可顯著降低串擾與輻射風(fēng)險。實際設(shè)計中需結(jié)合仿真工具(如SIwave、HyperLynx)驗證關(guān)鍵路徑,動態(tài)調(diào)整布線策略。
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