PCB Layout指南

1. 一般规则
1.1 PCB板上预划分数字、模拟、DAA信号布线区域。
1.2 数字、模拟元器件及相应走线尽量分开并放置於各自的布线区域内。
1.3 高速数字信号走线尽量短。
1.4 敏感模拟信号走线尽量短。
1.5 合理分配电源和地。
1.6 DGND、AGND、实地分开。
1.7 电源及临界信号走线使用宽线。
1.8 数字电路放置於并行总线/串行DTE接口附近,DAA电路放置於电话线接口附近。

2. 元器件放置
2.1 在系统电路原理图中:
a) 划分数字、模拟、DAA电路及其相关电路;
b) 在各个电路中划分数字、模拟、混合数字/模拟元器件;
c) 注意各IC芯片电源和信号引脚的定位。
2.2 初步划分数字、模拟、DAA电路在PCB板上的布线区域(一般比例2/1/1),数字、模拟元器件及其相应走线尽量远离并限定在各自的布线区域内。
Note:当DAA电路占较大比重时,会有较多控制/状态信号走线穿越其布线区域,可根据当地规则限定做调整,如元器件间距、高压抑制、电流限制等。
2.3 初步划分完毕後,从Connector和Jack开始放置元器件:
a) Connector和Jack周围留出插件的位置;
b) 元器件周围留出电源和地走线的空间;
c) Socket周围留出相应插件的位置。
2.4 首先放置混合型元器件(如Modem器件、A/D、D/A转换芯片等):
a) 确定元器件放置方向,尽量使数字信号及模拟信号引脚朝向各自布线区域;
b) 将元器件放置在数字和模拟信号布线区域的交界处。
2.5 放置所有的模拟器件:
a) 放置模拟电路元器件,包括DAA电路;
b) 模拟器件相互靠近且放置在PCB上包含TXA1、TXA2、RIN、VC、VREF信号走线的一面;
c) TXA1、TXA2、RIN、VC、VREF信号走线周围避免放置高噪声元器件;
d) 对於串行DTE模块,DTE EIA/TIA-232-E
系列接口信号的接收/驱动器尽量靠近Connector并远离高频时钟信号走线,以减少/避免每条线上增加的噪声抑制器件,如阻流圈和电容等。
2.6 放置数字元器件及去耦电容:
a) 数字元器件集中放置以减少走线长度;
b) 在IC的电源/地间放置0.1uF的去耦电容,连接走线尽量短以减小EMI;
c) 对并行总线模块,元器件紧靠
Connector边缘放置,以符合应用总线接口标准,如ISA总线走线长度限定在2.5in;
d) 对串行DTE模块,接口电路靠近Connector;
e) 晶振电路尽量靠近其驱动器件。
2.7 各区域的地线,通常用0 Ohm电阻或bead在一点或多点相连。

3. 信号走线
3.1 Modem信号走线中,易产生噪声的信号线和易受干扰的信号线尽量远离,如无法避免时要用中性信号线隔离。
Modem易产生噪声的信号引脚、中性信号引脚、易受干扰的信号引脚如下表所示:
===============================================================
| Noise Source | neutral | noise
sensitive

-----------+----------------+----------------+-----------------
VDD,GND, AGND | | 31,38,34,37 |

-----------+----------------+----------------+-----------------
Crystal | 52,53 | |

-----------+----------------+----------------+-----------------
Reset | | 35 |

-----------+----------------+----------------+-----------------
Memory BUS| 1-6,9-10,12-13 | |
| 43-50,58-68 | |

-----------+----------------+----------------+-----------------
NVRAM | | 39,42 |

-----------+----------------+----------------+-----------------
Telephone | | 7-8,36,51,54 | 24-25,30,32-33

-----------+----------------+----------------+-----------------
Audio | | | 23,26-29

-----------+----------------+----------------+-----------------
串行DTE | 40-41 | 11,14-22,55-57 |

===============================================================


===============================================================
| Noise Source | neutral | noise
sensitive

-----------+----------------+----------------+-----------------
VDD,GND, AGND | | 31,38,34,37 |

-----------+----------------+----------------+-----------------
Crystal | 52,53 | |

-----------+----------------+----------------+-----------------
Reset | | 35 |

-----------+----------------+----------------+-----------------
Memory BUS| 1-6,9-10,12-13 | |
| 43-50,58-68 | |

-----------+----------------+----------------+-----------------
NVRAM | | 39,42 |

-----------+----------------+----------------+-----------------
Telephone | | 7-8,36,51,54 | 24-25,30,32-33

-----------+----------------+----------------+-----------------
Audio | | | 23,26-29

-----------+----------------+----------------+-----------------
并行总线 | 11,14-22,40-41 | |
| 55-57 | |

===============================================================

3.2 数字信号走线尽量放置在数字信号布线区域内;
模拟信号走线尽量放置在模拟信号布线区域内;
(可预先放置隔离走线加以限定,以防走线布出布线区域)
数字信号走线和模拟信号走线垂直以减小交叉耦合。
3.3 使用隔离走线(通常为地)将模拟信号走线限定在模拟信号布线区域。
a) 模拟区隔离地走线环绕模拟信号布线区域布在PCB板两面,线宽50-100mil;
b) 数字区隔离地走线环绕数字信号布线区域布在PCB板两面,线宽50-100mil,其中一面PCB板边应布200mil宽度。
3.4 并行总线接口信号走线线宽>10mil(一般为12-15mil),如/HCS、/HRD、/HWT、/RESET。
3.5 模拟信号走线线宽>10mil(一般为12-15mil),如MICM、MICV、SPKV、VC、VREF、TXA1、TXA2、RXA、TELIN、TELOUT。
3.6 所有其它信号走线尽量宽,线宽>5mil(一般为 10mil),元器件间走线尽量短(放置器件时应预先考虑)。
3.7 旁路电容到相应IC的走线线宽>25mil,并尽量避免使用过孔。
3.8 通过不同区域的信号线(如典型的低速控制/状态信号)应在一点(首选)或两点通过隔离地线。如果走线只位於一面, 隔离地线可走到PCB的另一面以跳过信号走线而保持连续。
3.9 高频信号走线避免使用90度角弯转,应使用平滑圆弧或45度角。
3.10 高频信号走线应减少使用过孔连接。
3.11 所有信号走线远离晶振电路。
3.12 对高频信号走线应采用单一连续走线,避免出现从一点延伸出几段走线的情况。
3.13 DAA电路中,穿孔周围(所有层面)留出至少60mil的空间。
3.14 清除地线环路,以防意外电流回馈影响电源。

4. 电源
4.1 确定电源连接关系。
4.2 数字信号布线区域中,用10uF电解电容或钽电容与0.1uF瓷片电容并联後接在电源/地之间.在PCB板电源入口端和最远端各放置一处,以防电源尖峰脉冲引发的噪声干扰。
4.3 对双面板,在用电电路相同层面中,用两边线宽为 200mil的电源走线环绕该电路。(另一面须用数字地做相同处理)
4.4 一般地,先布电源走线,再布信号走线。

5. 地线
5.1双面板中,数字和模拟元器件(除DAA)周围及下方未使用之区域用数字地或模拟地区域填充,各层面同类地区域连接在一起,不同层面同类地区域通过多个过孔相连:Modem DGND引脚接至数字地区域,AGND引脚接至模拟地区域;数字地区域和模拟地区域用一条直的空隙隔开。
5.2 四层板中,使用数字和模拟地区域覆盖数字和模拟元器件(除DAA);Modem DGND引脚接至数字地区域,AGND引脚接至模拟地区域;数字地区域和模拟地区域用一条直的空隙隔开。
5.3 如设计中须EMI过滤器,应在接口插座端预留一定空间,绝大多数EMI器件(Bead/电容)均可放置在该区域;未使用之区域用地区域填充,如有屏蔽外壳也须与之相连。
5.4 每个功能模块电源应分开。功能模块可分为:并行总线接口、显示、数字电路(SRAM、EPROM、Modem)和DAA等,每个功能模块的电源/地只能在电源/地的源点相连。
5.5 对串行DTE模块,使用去耦电容减少电源耦合,对电话线也可做相同处理。
5.6 地线通过一点相连,如可能,使用Bead;如抑制EMI需要,允许地线在其它地方相连。
5.7 所有地线走线尽量宽,25-50mil。
5.8 所有IC电源/地间的电容走线尽量短,并不要使用过孔。

6. 晶振电路
6.1 所有连到晶振输入/输出端(如XTLI、XTLO)的走线尽量短,以减少噪声干扰及分布电容对Crystal的影响。XTLO走线尽量短,且弯转角度不小於45度。(因XTLO连接至上升时间快,大电流之驱动器)
6.2 双面板中没有地线层,晶振电容地线应使用尽量宽的短线连接至器件上

离晶振最近的DGND引脚,且尽量减少过孔。
6.3 如可能,晶振外壳接地。
6.4 在XTLO引脚与晶振/电容节点处接一个100 Ohm电阻。
6.5 晶振电容的地直接连接至 Modem的GND引脚,不要使用地线区域或地线走线来连接电容和Modem的GND引脚。
7. 使用EIA/TIA-232接口的独立Modem设计
7.1 使用金属外壳。 如果须用塑料外壳,应在内部贴金属箔片或喷导电物质以减小EMI。
7.2 各电源线上放置相同模式的Choke。
7.3 元器件放置在一起并紧靠EIA/TIA-232接口的Connector。
7.4 所有EIA/TIA-232器件从电源源点单独连接电源/地。电源/地的源点应为板上电源输入端或调压芯片的输出端。
7.5 EIA/TIA-232电缆信号地接至数字地。
7.6 以下情况EIA/TIA-232电缆屏蔽不用接至Modem外壳;空接;通过Bead接到数字地;EIA/TIA-232电缆靠近Modem外壳处放置一磁环时直接连到数字地。

8. VC及VREF电路电容走线尽量短,且位於中性区域。
8.1 10uF VC电解电容正极与0.1uF VC电容的连接端通过独立走线连至Modem的VC引脚(PIN24)。
8.2 10uF VC电解电容负极与0.1uF VC电容的连接端通过Bead後用独立走线连至Modem的AGND引脚(PIN34)。
8.3 10uF VREF电解电容正极与0.1uF VC电容的连接端通过独立走线连至Modem的VREF引脚(PIN25)。
8.4 10uF VREF电解电容负极与0.1uF VC电容的连接端通过独立走线连至Modem的VC引脚(PIN24);注意与8.1走线相独立。
VREF ------+--------+
┿ 10u ┿ 0.1u
VC ------+--------+
┿ 10u ┿ 0.1u
+--------+-----~~~~~---+ AGND
使用之Bead应满足:
100MHz时,阻抗=70W;;
额定电流=200mA;;
最大电阻=0.5W。

9. 电话和Handset接口
9.1 Tip和Ring线接口处放置Choke。
9.2 电话线的去耦方法与电源去耦类似,使用增加电感组合体、Choke、电容等方法。但电话线的去耦比电源去耦更困难也更值得注意, 一般做法是预留这些器件的位置,以便性能/EMI测试认证时调整。
9.3 Tip和Ring线到数字地间放置耐压高的滤波电容(0.001uF/1KV)。


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