PCB的模块化设计-未完更新ing

PCB模块化设计02——USB2.0 PCB布局布线设计规范 阅读详情
AI摘要

本文介绍了PCB模块化设计的概念及重要性,并详细阐述了时钟电路和AUDIO音频接口模块的设计规范,包括布局布线技巧和EMI抑制措施。

目录

一、什么是模块化设计

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

1.1晶体振荡器

1.2时钟分配电路

(二)接口模块设计规范

1.AUDIO音频接口模块


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
1.2时钟分配电路

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

PCB模块化设计13——FLASH、DDR和eMMC高速PCB布局布线设计规范 阅读详情

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