PCB布线

作者：John Ardizzoni

（PS：John Ardizzoni担任ADI高速放大器部门应用工程师。 加入ADI公司之前，他曾在IBM的RFIC应用部门和M/A-COM公司工作了20年。写了不少经典好文章哦，必须给诲人不倦的老司机点赞！）

虽然印刷电路板（PCB）布线在高速电路中具有关键的作用，但它往往只是电路设计过程的最后几个步骤之一。高速PCB布线有很多方面的问题，关于这个主题已有大量的文献可供参考。本文主要从实践的角度来探讨高速电路的布线问题，主要目的在于帮助新用户当进行设计高速电路PCB布线时，能注意到需要考虑的多种不同问题。另一个目的是为已经有一段时间没接触PCB布线的客户提供一种复习资料。受限于文章版面，本文不可能详细地论述所有的问题，但是文中将讨论对提高电路性能、缩短设计时间与节省修改时间等具有最大成效的关键部分。

虽然本文主要针对与高速运算放大器有关的电路，但是文中所讨论的问题和方法对用于大多数其他高速模拟电路的布线是普遍适用 的。当运算放大器工作在很高的射频（RF）频段时，电路的性能很大程度上取决于PCB布线。图纸上看起来很好的高性能电路设计，如果由于布线时粗心马虎受到影响，最后只能得到普通的性能。因此在整个佈线过程中预先考虑并注意重要的细节会有助于确保预期的电路性能。

目前电子器材用于各类电子设备和系统仍然以印制电路板为主要装配方式。实践证明，即使电路原理图设计正确，印制电路板设计不当，也会对电子设备的可靠性产生不利影响。

因此，在设计印制电路板的时候，应注意采用正确的方法。

<strong>一、接地</strong>

地线设计在电子设备中，接地是控制干扰的重要方法。如能将接地和屏蔽正确结合起来使用，可解决大部分干扰问题。电子设备中地线结构大致有系统地、机壳地（屏蔽地）、数字地(逻辑地)和模拟地等。

<strong>在地线设计中应注意以下几点</strong>

1、正确选择单点接地与多点接地在低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用一点接地。当信号工作频率大于10MHz时，地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采用就近多点接地。当工作频率在1～10MHz时，如果采用一点接地，其地线长度不应超过波长的1/20，否则应采用多点接地法。

2、将数字电路与模拟电路分开电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使它们尽量分开，而两者的地线不要相混，分别与电源端地线相连。要尽量加大线性电路的接地面积。

在PCB（印制电路板）中，印制导线用来实现电路元件和器件之间电气连接，是PCB中的重要组件，PCB导线多为铜线，铜自身的物理特性也导致其在导电过程中必然存在一定的阻抗，导线中的电感成分会影响电压信号的传输，而电阻成分则会影响电流信号的传输，在高频线路中电感的影响尤为严重，因此，在PCB设计中必须注意和消除印制导线阻抗所带来的影响。

<strong>1. 印制导线产生干扰的原因</strong>

PCB上的印制导线通电后在直流或交流状态下分别对电流呈现电阻或感抗，而平行导线之间存在电感效应，电阻效应，电导效应，互感效应；一根导线上的变化电流必然影响另一根导线，从而产生干扰；PCB板外连接导线甚至元器件引线都可能成为发射或接收干扰信号的天线。印制导线的直流电阻和交流阻抗可以通过公式和公式来计算，R＝PL/S和XL＝2πfL式中L为印制导线长度（m），s为导线截面积（mm2），ρ为铜的电阻率，TT为常数，f为交流频率。正是由于这些阻抗的存在，从而产生一定的电位差，这些电位差的存在，必然会带来干扰，从而影响电路的正常工作。

<strong>2. PCB电流与导线宽度的关系</strong>