PCB的模块化设计规范详解

PCB的模块化设计规范详解

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/Hardware_Z/article/details/140516812

导读：在电子工程领域，PCB（印制电路板）的设计至关重要，而模块化设计是实现高性能PCB的关键方法之一。本文将详细介绍PCB的模块化设计原则，特别是时钟电路和音频接口模块的布局布线规范，为工程师提供实用的设计指南。

一、什么是模块化设计

模块化是高速PCB布局常用的一种方法，根据原理图把一个个单元电路布好后再往板内整体布局。

模块电路就是指从整机电路中划分出来的拥有独立功能的电路，电子产品都是由各个单元的电路组成：电源电路、核心小系统、运放、ADC、DAC，还有HDMI、USB、DVI、以太网、音视频等接口类电路。

二、PCB的布局布线设计规范

（一）电路模块设计规范

1.时钟电路

• 时钟电路是电磁干扰(EMI)的主要源头
  注：时钟电路产生电磁干扰的主要原因是其周期性、高频率以及丰富的谐波成分，使电子设备或系统性能下降，或者对生物体产生不良影响的电磁现象。

• 时钟电路良好的布局布线是系统稳定工作的基础

• 在PCB设计阶段，需要重点考虑减少其在高频下对其他设备造成的电磁干扰

1.1 晶体振荡器

晶振的布局

• 晶振的布局尽量紧凑，优先布局在IC放置的那一层（优先TOP层），靠近IC对应管脚放置
• 为了减小寄生电容，放置两个电容时，要使得分支长度尽量小
  注：寄生电容影响电路的频率响应，可能导致信号的延迟、衰减或失真，尤其在高频电路中更为显著；可能会耦合外部的噪声干扰，影响电路的性能。

晶振的布线

• 优先TOP层布线，如需打孔换层走线，在过孔附近须打回流地过孔
  注：回流地过孔的作用①提供信号的最短回流路径，回流路径变长，回路的面积增大更容易引入电磁干扰（EMI）②维持打孔处的阻抗连续性，减少因为阻抗不匹配所引起的信号反射，使信号失真。
• 晶振两根信号线走线成类差分形式
  注：类差分走线是参考差分走线的特点，但对于线长的匹配要求较低的一种走线方式；采用类差分的走线形式一般是高速信号线（DDR、USB、以太网、SATA等高速接口信号线）、时钟信号线、敏感信号线（模拟信号线、低电平信号线）、长距离信号线。
• 晶体信号线加粗，8/10mil
• 为了减小寄生电容,电容的地线扇出线宽通常加粗至18-22mil
• 对时钟信号线进行包地处理
• 不允许有其他信号在晶体下方穿过。
• 晶体附近应打屏蔽地过孔(吸引幅射噪声)

1.2时钟分配电路

将时钟信号分配到系统中的各个功能模块或芯片，确保整个系统能够在统一的时钟节拍下协调工作

时钟分配器的布局

①时钟分配器布局时应靠近时钟产生电路放置
②时钟分配器应放置在各路IC中央， 以保证到各路IC路径最短

③时钟分配器输出的时钟信号，在供给各IC电路需做等长处理
④时钟信号尽量走内层，并以GND层为参考平面，保证有良好的回路。

（二）接口模块设计规范

1.AUDIO音频接口模块

Audio接口是音频插孔，即音频接口，可分为Audio in接口和Audio out接口。音频接口是连接麦克风和其他声源与计算机的设备，其在模拟和数字信号之间起到了桥梁连接的作用。

• 为了防止左右声道串音，不能走成类差分；左,右声道走线宽度>=10mil，中间要走一根地线；
  
• 音频信号都应远离高速信号线，禁止在高速信号线相邻层走线，音频信号的相邻层必须为地平面，禁止在高速信号线附近打孔换层。
• 音频信号线走线应远离电感区域、远离RF信号和器件
• SPDIF信号建议全程包地处理，包地的走线间隔 300mil 以内必须有地过孔
  注：SPDIF是SONY、PHILIPS（索尼、飞利浦）家用数字音频接口的简称
• 外设类的喇叭的功放如有放置磁珠、LC滤波等元器件，建议靠近功放输出放置优化EMI
• 外设类的耳机的左右声道输出应该独立包地、避免串扰
• 外设类的麦克风单端连接时，MIC信号单独走线并分别包地;麦克风差分连接时，特别大多数伪差分的情况也要按照差分走线，并整组包地