常用电路模块-PCB设计指导

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常用电路模块

PCB设计指导

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目录

一、 基础知识 3

二、 DCDC电源模块的PCB设计 8

三、 Audio音频模块PCB设计 17

四、 HDMI模块PCB布局布线设计 19

五、 MIPI显示接口模块 22

六、 LDO线性稳压电源模块PCB设计 25

七、 RCA接口模块PCB设计 26

八、 RJ45网口模块设计分析 29

九、 RS232、485接口模块PCB布局布线设计 35

十、 SD/TIS/卡接口模块PCB设计 38

十一、 S-VIDEO接口模块模块PCB设计 41

十二、 USB模块的PCB设计 44

十三、 VGA接口模块PCB设计 47

十四、 常用存储器 SDRAM的PCB设计 49

十五、 蓝牙、天线等射频接口模块 53

十六、 PCB屏蔽盖设计要点 58

十七、 DDR3设计要点 61

基础知识

PCB设计流程

图 1 PCB设计流程图

学习计划

第一阶段：软件的应用

软件是我们学习的最基础的内容，我们去做PCB布局，做PCB布线如果操作都不会就更别说其他的了，我们软件应用的学习能够让我们为后面的学习打下基础。

第二阶段：PCB的布局和布线

对于布局：这个阶段是让我们知道如何去把一个PCB板卡去区分各种各样的模块，然后能够弄清楚各个模块在我们的PCB板卡上面如何去进行摆放。

对于布线：对于我们PCB的布线我们需要去区分哪些线是电源走线，哪些是信号走线。

第三阶段：综合练习

这个阶段我们就是把前面两个阶段学习的内容应用到实际项目当中，2层，4层，6层，8层各种类型的板子结合来进行练习。达到熟练的目的。

线宽线距设计

1. 叠层：应严格按照叠层计算出来的线距、线距设置需要做阻抗的信号线
2. 生产工艺能力：设计的线宽线距应该考虑所选PCB生产工厂的生产工艺能力

图 2阻抗计算示例 图 3 凡亿PCB生产能力示例

1. 设计瓶颈处：设置规则考虑设计文件中的设计瓶颈处
2. PCB设计的密度

需要根据PCB设计的密度来进行设置，密度较小，板子较松，可以设置线宽线距大一点，反之，亦然。常规可按以下阶梯设置：

1. 8／8mil，过孔选择12mil（0.3mm）
2. 6／6mil，过孔选择12mil（0.3mm）
3. 4／4mil，过孔选择8mil（0.2mm）
4. 3.5／3.5mil，过孔选择8mil（0.2mm）
5. 3.5／3.5mil，过孔选择4mil（0.1mm，激光打孔）
6. 2／2mil，过孔选择4mil（0.1mm，激光打孔）

图 4 BGA封装芯片焊盘最小间距示例

过孔的定义

过孔也称金属化孔。在双面板和多层板中，为连通各层之间印制导线，在各层需要连通的导线的交汇外钻上一个公共孔，即过孔。

过孔有两个寄生参数是寄生电容和寄生电感。为了减少过孔的寄生效应带来的不得影响，在设计中可以尽量做到以下几点：

1.从成本和信号质量两方面考虑，选择合理尺寸的过孔大小。

2. PCB板上的信号走线尽量不换层，也就是说尽量不要使用不必要的过孔。

3·电源和地的管脚要就近打过孔，过孔和管脚之间的引线越短越好，因为它们会导致电感的增加。

4·在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔，以便为信号提供最近的回路。

3W规则

定义：信号线与信号线之间的间距为3倍线宽。（注：走线的中心到中心的间距）

例如，走线的线宽为6mil，则PADS设置线到线的规则为12mil（软件中的间距是计算边到边的间距）

EMC（电磁兼容性）

1. 定义

EMC，是Electro Magnetic Compatibility 的缩写，翻译过来就是电磁兼容性，是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受电磁骚扰的能力。

图 5 EMC三要素示意图

1. EMC设计

注意器件的布局、PCB的走线、屏蔽隔离

等长设计

来源：针对高速的并行总线，往往有多根数据信号基于同一时钟采样，每个时钟周期可能要采样2-4次，随着芯片运行频率的提高，信号传输延迟对时序的影响会越来越大，为了保证在数据采样点（时钟的上升沿或者下降沿）能正常采集所有信号的值，就要控制信号传输的延迟。等长走线就能尽量减少传输延迟差异，满足时序匹配。

电源二叉树分析

分析步骤：

1. 找到电源入口。
2. 顺着电源入口找到每路电源转换路径，直至找到最终负载。

图 6 电源分析示例

差分信号

1. 定义：差分信号是一种信号传输的技术，在两根线上都传输信号，这两个信号振幅相等，相位相差180度，极性相反。

图 7 差分信号相位示意图

1. 差分信号与单端信号的区别

差分信号：传输两根信号之间的电平差 单端信号：用一个线传输的信号

1. 差分信号的优缺点
2. 优点：

1. 减小潜在的电磁干扰（EMI）
2. 与“地”无关，能够很好的抵抗电源的干扰。
3. 差分对内每根信号都有自己的返回路径，能减轻信号跨分割带来的影响。

1. 缺点：

增加走线。

（注：如应用中不涉及上述优点，不值得增加差分线布线面积。但上述优点在电路中产生显著的性能差异，就值得增加差分布线面积）

1. 差分设计实际应用
2. 耦合处理。2根信号线在PCB设计时要紧挨着，不允许分开走线
3. 一对差分信号2根信号线之间要做等长处理，等长范围5mil

PCB设计布线要点

布线优先次序要求

1. 关键信号线优先：电源、模拟小信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先。
2. 布线密度优先原则：从单板上连接关系最复杂的器件着手布线。从单板上连线最密集的区域开始布线。
3. 关键信号处理注意事项：尽量为时钟信号、高频信号、敏感信号等关键信号提供专门的布线层，并保证其最小的回路面积。必要时就采取屏蔽和加大安全间距等方法，保证信号质量。
4. 有阻抗要求的网络应布置在阻抗控制层上，须避免其信号跨分割。

窜扰控制

窜扰是指PCB上不同网络之间因较长的平行布线引起的相互干扰，主要是由于平行线间的分布电容和分布电感的作用。克服串扰的主要措施是：

1. 加大平行布线的间距，遵循3W规则；
2. 在平行线间插入接地的隔离线
3. 减小布线层与地平面的距离

布线的一般规则要求

DCDC电源模块的PCB设计

DCDC电源模块的组成及要点

DCDC电源模块的组成及要点

DCDC电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器，有降压和升压两种，其特点是可为专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）、微处理器、存储器、现场可编程门阵列（FPGA）及其他数字或模拟负载提供供电。

开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。开关电源的电路组成方框图如下：

图 8 开关电源电路组成图

开关电源电路设计要点介绍

1. 电感的取值：电感的取值越大，对纹波的衰减作用越强，但占用PCB面积较大，不能灵敏的实现输出电压的反馈，动态效果差。
2. 开关频率：开关频率越高，则电感和电容的值越小，但开关频率越高，电源电路的功耗也越大，也不利于EMI的抑制。
3. 功耗
4. 纹波和噪声：纹波指的时电源波动中的5Mhz以下的低频段，噪声指的时电源波动中5Mhz以上的高频段。为了减少这些纹波和噪声，可采用增加滤波电容和磁珠。
5. 上电顺序：可以采用缓启动电路，利用电源芯片上的上电速度控制引脚。

图 9 常见的DCDC电路图

芯片手册的下载

作用

DCDC原理图的分析

分析原理图，对电源的输入路径、输出路径、反馈路径进行分析，找出其电源流向的主干道。

图 10 电源输入主干道示意图

图 11 电源输出主干道示意图

图 12 反馈路径示意图

DCDC布局

1、按照Datasheet中推荐内容，将电源芯片放置到合适位置，

2、先摆放输入／输出主干道上的器件

3、摆放器件时注意主干道尽量按照一字形或者L形进行布局。

图 13 一字型布局示意图

图 14 L字型布局示意图

4、在摆放器件时，器件布局尽量紧凑，使电源路径尽量短

5、注意留出打孔和铺铜的空间，以满足电源模块输入／输出通道通流能力。

6、对于1oZ铜厚，在常规情况下，20mil能承载1A左右电流大小；

7、0.5oZ铜厚，在常规情况下，40mil能承载1A左右电流大小，打孔和铺铜时保持裕量。

8、0.5mm过孔过载1A电流——经验值

图 15 过孔载流能力图示

1. 滤波器件需合理放置时，滤波电容在电源路径上保持先大后小原则

图 16 电容先大后小原则

1. 对于输出多路的开关电源尽量使相邻电感之间垂直放置，大电感和大电容尽量布置在主器件面

图 17 布局操作演示

布线

1、布线优先按照Datasheet内示意布置

2、特别注意地的处理，尽量保持单点接地，于IC下方回流至地，避免开关噪声沿地平面传播

图 18 地处理示意图示

3、电源输入／输出路径布线采用铺铜处理，铺铜宽度必须满足电源电流大小。

4、输入／输出路径尽量少打孔换层

5、打孔换层的位置须考虑滤波器件位置，输入应打孔在滤波器件之前，输出在滤波器件之后。

图 19 打孔位置示意图示

6、铺铜处铜皮与焊盘连接使用十字连接，减少焊接不良现象。

7、电流特别大可使用全连接处理，或者使用十字连接后对十字处进行铜皮补强处理，以满足通流能力。

图 20 铜皮十字连接图示

8、反馈路径需要远离干扰源和大电流的平面上

9、一般采用10mil以上的线连到输出滤波电容之后。

图 21 反馈路径图示

10、开关电源模块内部的信号互联线尽量短而粗，远离干扰源

11、一般加粗到10mil以上（但不能比焊盘粗）。

图 22 电源部分走线图示

12、开关电源的中间散热大焊盘一般需要打散热地过孔。

13、同时，PIN上的孔需双面开窗，以利于散热。

14、一般需要在热焊盘的背面开窗处理，以增大散热面积，提高散热效率。

15、散热大焊盘扇出的过孔中间一般不允许有信号线穿过。

图 23 散热焊盘处理图示

16、开关电源模块的电感器件底下需避免走线

17、其所在层需挖空铜皮处理（挖空至丝印位置），

18、电感附近如有走线，需要对信号线包地处理。

图 24电感器件处理图示

总结对比

示例1

1. 输入处电流过孔数目不够，且最好打在电容右侧；
2. 反馈线太细，建议走10—15mil，连到输出端最后一个电容，不要直接连在电感；
3. 1脚为使能脚，不需要铺通；
4. 0402小电容建议十字花连接；
5. 输入输出回路太大，可以改变布局让其共地，缩小环路面积；

图 25 布局示例原理图1

示例2

1. Cin电容要尽可能的靠近2脚；
2. 电感和3脚之间用短而粗的铜皮连接，不要距离太远
3. 5脚处馈线要短，宽度15—20mil即可，反馈线远离电感、二极管等区域
4. Vout输出电容要容值大小先大后小排列，输入电容同理；
5. 6脚处元件要就近摆放；
6. 9脚焊盘为散热焊盘，建议Top和Bottom开窗处理，焊盘上放置一些地孔；
7. 输入输出回路面积要小；
8. IC下方不要走其它线；
9. 考虑输入输出载流；
10. 电感同层区域附近不要有其它信号的铜皮或走线；
11. 走线宽度不要大于管脚焊盘宽度；以上是以同步降压转换器SOP—8封装的IC设计实例，其中需要注意的事项同样适用于其它的开关电源。

图 26 布局示意原理图2

Audio音频模块PCB设计

Audio（耳机）座子的概述

耳机插座主要应用于手机立体设计、CD机、无线电话、MP3机、数字化笔记本电脑、DVD、数码相机，具有以下特征：

1）具备5.1声道和音频高保真不同结构设计。 5.1 track and hi—fi audio frequency

2）具备多种功能使用选择。Muti—function choice.

3）安装形式有DIP和SMT供选择。 Assemble ways：DIP and SMT.

4）接触端子采用弹性结构设计，保证良好稳定的接触和使用寿命。Contact terminal use flexibility structure design,ensure good ,steady contact and using life.

5）可依据客户要求设计不同功能连接产品。 Can desing different connext products

主要应用于手机立体设计、CD机、无线电话、MP3机、数字化笔记本电脑、DVD、数码相机。

图 27 耳机座子实物与封装图示

音频模块引进定义及图示

图 28 耳机座子引脚定义与原理图图示

图 29 喇叭座子引脚定义与原理图图示

音频模块布局&布线要点

音频模块布局布线要点：

1、耳机座子按照结构放置，没有结构要求的尽量放置在板边，方便插拔；

2、功放芯片靠近喇叭座子或者耳机座子放置，不要放置太远，模拟信号尽量短；

3、布局空间足够的情况下，尽量呈一字型布局布线；

4、ESD器件要靠近耳机座子来放置，走线需要先经过ESD器件再进入耳机座子，不要打孔去穿；

5、耳机座子内部信号为模拟信号，不用控制阻抗，加粗处理，与其它数字信号分离开，数字信号不要穿进来；

6、左声道与右声道的信号走成类差分的形式，加粗处理，两边进行包地处理；

7、其它所有的信号不要在耳机座子、功放芯片以及喇叭座子下面穿，影响信号质量

图 30 音频模块布局示意图

HDMI模块PCB布局布线设计

HDMI概念及应用范围

HDMI的概念

高清多媒体接口（英语： High Definition Multimedia Interface，简称HDMI）是一种全数字化视频和声音发送接口，可以发送未压缩的音频及视频信号.HDMI可用于机顶盒、DVD播放机、个人计算机、电视游乐器、综合扩大机、数字音响与电视机等设备。HDMI可以同时发送音频和视频信号，由于音频和视频信号采用同一条线材，大大简化系统线路的安装难度。

HDMI是被设计来取代较旧的模拟信号影音发送接口如SCART或RCA等端子的。它支持各类电视与计算机视频格式，包括SDTV， HDTV视频画面，再加上多声道数字音频，HDMI与去掉音频传输功能的UDI都继承DVI的核心技术”传输最小化差分信号” TMDS，从本质上来说仍然是DVI的扩展。DVI， HDMI， UDI的视频内容都以即时、专线方式进行传输，这可以保证视频流量大时不会发生堵塞的现象。每个像素数据量为24位，信号的时序与VGA极为类似，画面是以逐行的方式被发送，并在每一行与每祯画面发送完毕后加入一个特定的空白时间（类似模拟扫描线） ，并没有将数据“Micro—Packet Architecture（微数据包架构）”化，也不会只更新前后两帧画面改变的部分，每张画面在该更新时都会被完整的重新发送，规格初制订时其最大像素传输率为165Mpx/sec，足以支持1080p画质每秒60张画面，或者UXGA分辨率（1600×1200） ；后来在HDMI 1.3规格中扩增为340Mpx/秒，以匹配未来可能的需求。

图 31 HDMI接口实物图

HDMI的应用范围

主要应用于等离子电视、高清播放机、液晶电视、背投电视、投影机、DVD录/放影机、D—VHS录/放影机及数位影音显示装置的视频及音频信号传输

1. 机顶盒与智能电视使用

当我们购买了机顶盒，盒子，会随机搭配一根HDMI高清线，用于连接盒子与电视的信号传输。

1. 电脑使用

HDMI高清线作为一种智能电视与电脑的信号传输线会将电脑中的内容通过HDMI线传输到智能电视中。

图 32 HDMI接口应用实物图

HDMI接口引脚定义及图示

图 33 HDMI管脚定义图

HDMI接口PCB布局&布线要点

HDMI接口PCB布局要点

1. HDMI接口按照外形结构要求放置PCB板边，方便插拔
2. ESD静电保护器件靠近HDMI座子放置，优先级最高，优先于串阻串容
3. 其它如防倒灌电路、分压电路靠近HDMI座子放置
4. HDMI接口5V供电电路靠近HDMI座子放置

HDMI接口PCB布线要点

1. HDMI接口差分信号控制阻抗100欧姆
2. HDMI接口单端信号控制阻抗50欧姆
3. 所有信号布线靠近GND平面层进行布线
4. 四对差分信号之间保持15mil以上的间距需求
5. 四对差分信号需要做等长处理，对间误差为10mil，对内误差为5mil
6. 差分信号需要包地处理，并在包地线上打上地过孔

图 34 HDMI布局示意图 图 35 HDMI布线示意图

MIPI显示接口模块

MIPI接口定义

MIPI接口的定义

MIPI（移动行业处理接口）是Mobile Industry Processor Interface的缩写。MIPI（移动行业处理接口）是MIPI联盟发起的为移动移动应用处理器制定的开放标准。MIPI 是专门在高速（数据传输）模式下采用低振幅信号摆幅，针对功率敏感型应用而量身定做的，由于MIPI是采用差分信号传输的，所以在设计上需要按照差分设计的一般规则进行严格的设计，关键是需要实现差分阻抗的匹配，MIPI协议规定传输线差分阻抗值为80—125欧姆（但是在设计中MIPI差分信号一般取100欧姆阻抗）。MIPI联盟下面有不同的WrokGroup，分别定义了一系列的手机内部接口标准，比如摄像头的CSI、显示接口的DSI，射频接口DigRF、麦克风/喇叭接口SLIMbus等。在这里着重给大家介绍，摄像头CSI以及显示连接（DISPLAY）DSI在设计中规范。

常见的MIPI座子及其在原理图中的表现形式

常见的MIPI接口

MIPI接口在生活中的应用的地方有很多，例如手机的摄像头以及一些高端的平板电脑的显示屏。其优点相较于并口，具有速度快，传输数据量大，功耗低，抗干扰好的优点。目前比较新的成熟的接口应用有DSI（显示接口）和CSI （摄像头接口）。CSI/DSI分别是指其承载的是针对Camera或Display应用，都有复杂的协议结构。

DSI

定义了一个位于处理器个显示模组的高速串行口，for Display的。

图 36 DSI实物图

图 37 DSI原理图表现形式

CSI

定义了一个位于处理器个显示模组的高速串行口，是for Camera的。

图 38CSI实物图

图 39 CSI原理图表现形式

接口布局的位置要求

布局原则（DSI和CSI布局区别不大所以在此综合介绍）：

• 远离干扰源，防止其他信号干扰到传输速率以及信号的传输质量。
• 所有的显示接口（不管是采用的是接口或者是FPC的形式的）尽量靠在板边放置，方便拔插。
• 主芯片与显示接口的位置不要放置的太远，尽量缩短走线的距离，走线属于高速信号。
• 如PCB有结构上要求，要严格按照结构放置。

MIPI差分阻抗的设计要求

MIPI差分阻抗要求。

• MIPI阻抗现PCB板上常规都做100ohm
• PCB传输线通常有信号走线、一个或者多个参考层和绝缘材质组成。
• W1/W2为差分线对走线的宽度，S为差分线对线之间的距离，T为导线的厚度（铜厚） ， H1为绝缘介质厚度，Er 为绝缘层的介电常数。
• 差分阻抗需要用仿真软件来计算（推荐软件： Polar Si9000V7.1），计算好后再依据计算结果来走线。

以下是1.6mm 厚度两层板的差分线阻抗控制实例（供参考）：

1. W1/W2=6.0mil, S=4mil, T=1OZ, H1=58mil, Er=4.3,其阻抗等于100.92 ohm.

2. W1/W2=8.2mil, S=5mil,T=1OZ, H1=58mil, Er=4.3, 其阻抗等于103.55ohm,

3, W1/W2=12mil, S=6mil, T=10Z, H1=58mil, Er=4.3,其阻抗等于101.96 ohm.

MIPI信号布线设计要求

• 差分阻抗100ohm
• 参考层：为了抑制电磁辐射，MIPI的差分线尽量走线内层，靠近GND平面的走线层来走线，保证走线不要跨分割，否则会造成差分线阻抗的不连续性和增加外部噪声对差分线的影响，如果是走在表层，尽量包地处理或者拉大跟其它信号的间距，保证20mil以上。
• 等长：MIPI线对之间的长度误差是要控制在10mil以内，对内要在5mil以内。等长是为了保证两个差分信号同时到达接收端，否则接收不到正确的数据。
• 对称性：MIPI线对之间要始终保持等长和等距。
• 干扰：MIPI线对之间要保持2w以上的间距，MIPI信号线应远离其它高速信号（如并行数据线，时钟线等），至少保证3w以上的距离绝不能走平行线。对开开关电源这一类的干扰源更应远离。
• 包地：为防止天线效应，没对MIPI线之间的参考GND每隔50—100MIL打一个GND过孔，实现立体包地。MIPI信号的差分线尽可能的减少过孔换层，过孔会造成线路阻抗的不连续，如果需要打孔换层来走线，保证差分过孔的一致性，以及在换孔位置就近安排一个回流地过孔，以用于信号回流。

LDO线性稳压电源模块PCB设计

LDO线性稳压电源框图

LDO线性稳压器是最基本的稳压电源变换，它只能作降压（如3.3V降至1.8V）之用。

如图所示， Ui为输入电压，Uo为输出电压，Ur为串接可调变阻器电压，

Uo=Ui—Ur，即Ui >Uo，所以LDO电源只能降压。

图 40 LDO线性稳压电源框图

一般LDO用于电流小于2A的电源电路，其优点是，成本低，电路简单易用，电源纹波小，较稳定，上电快。

线性稳压电源布局要点分析

分析电源模块输入/输出主路径，布局时按一字型/L型摆放

电容按先大后小顺序摆放，就近输入/输出管脚

线性稳压电源布线要点分析

1、输入/输出布线路径宽度，换层过孔数量须满足电源电流大小

2、输入端过孔放置在电容前，输出端过孔放置在电容后，GND过孔就近管脚放置，输入、输出、GND过孔数量要相当。

3、大的GND焊盘须打过孔，以方便散热，背面须开阻焊窗。

4、输入/输出的GND尽量汇接在一起，保持完整的回流。

RCA接口模块PCB设计

RCA接口座子的概述

概述

RCA端子(RCA，jack，或RCA connector)，俗称梅花头、莲花头，是一种应用广泛的端子，可以应用的场合包括了模拟视频/音频(例:AV端子(三色线)、数字音频(例:S/PDI)与色差分量(例:色差端子）传输等。RCA接口在我们日常生活中是很常见的，例如音箱、电视、功放等设备上基本都有。RCA接口得名于美国无线电公司的英文缩写(Radio Corporation of America)，在上世纪40年代，这家公司将这种接口引入市场并用它来连接留声机和扬声器等设备。所以，RCA接口在欧美又被称为PHONO接口，也就是我们俗称的“莲花接口”。

图 41 RCA座子与传输线图示

应用

在最普通用途上。电线两端均有个标准插头，存在一个正中央的公头接端。以环包围，此环有时因灵活性而舍弃。装置上则装有插口，存在一个以金属内环包围而正中央的小孔。插口的外环直径比插头的较小，以容许插头稳置插上。插口上内外环之间以绝缘体充填，通常以塑胶充填。

与其他类型端子比较，RCA端子采用了有别于起初的目的，包括作为电源端子、无线电端子，以及扬声器线的端子。非常普遍作为用于AV端子(复合视讯的端子），但其阻抗匹配性能较差。RCA端子及线亦常用于传送S/PDIF数字音讯，以橙色插头作区分，亦称“同轴线”

接驳方法为把插头推入装置的插口上（俗称母头）。信号传送的针头突出于插头上，通常两方(指装置和插头间）的接地环接触前，针头已和插座接触，在接驳已启动的声音装置时会发出嘴声或即即声。若插头半掉了出来(断了接地但没断了信号），会发出持续性噪音。另外有些插头，特别是最便宜的，紧牢力及接地护套效能会大大下降。

当用作AV端子时，RCA插头常以颜色区分，黄色用于复合视讯。模拟立体声音讯中以白色(或黑色）作左声道，红色作右声道。“黄白红”这些插口几乎所有影音器材也有装置。在电视机上至少有一副“黄白红”插口，以作接驳摄录机(透过3.5mm迷你TRS端子至三个RCA端子，亦称“迷你RCA”）、数字相机及家用游戏机。虽然近乎所有影音端子，包括音讯、复合及色差视讯，及SPDIF数字音讯，可同用特性阻抗值75欧姆的电线，但市面上有些特别用途的电线，其电阻值会较高。

RCA端子公头插针直径为3.175mm，其环绕的外壳直径为8.25 mm

RCA端子引脚定义以及图示

YPBPR分量端子原理图示

这3组视频信号分别是:亮度以Y标注，以及从三原色信号中的两种——蓝色和红色——去掉亮度信号后的色彩差异信号，分别标注为Pb和Pr，或者Cb和Cr，在三条线的接头处分别用绿、蓝、红色进行区别。这三条线如果相互之间插错了，可能会显示不出画面，，或者显示出奇怪的色彩来。色差分量接口是模拟接口，支持传送
480i/480p/576p/720p/1080i/1080p等格式的视频信号，本身不传输音频信号。

图 43 YPBPR分量端子原理图示

AV端子原理图示

复合视频接口也叫AV接口或者Video接口，是目前最普遍的一种视频接口，几乎所有的电视机、影机类产品都有这个接口。AV复合(Composite)视频接口,属模拟接口，是音频、视频分离的视频接口，一般由黄、白、红3路三个独立的RCA插头(又叫梅花接口、RCA接口)成的，其中V接口连接混合视频信号，为黄插口；接口连接左声道声音信号，为白色插口；R接口连接右声道声音信号，为红色插口。

由于视频信号中已不包含伴音，故一般与视频输入、输出端口配套的还有音频输入、输出端口(Audio n、Audio 0ut)，以便向步传输音。因此，有时复合式视频接口也称为AV(Audio ideo)口。

图 44 2.AV端子原理图示

RCA模块布局&布线要点

1、RCA座子按照结构放置，没有结构要求的尽量放置在板边，方便插拔

2、RCA属于模拟接口，布局尽量呈一字型布局或者是L型布局;

3、其它数字电路以及电源电路的元器件远离RCA接口进行放置;

4、布线不控制阻抗，加粗到8-12mil左右;

5、走线要进行立体包地处理，沿着主干道的两侧进行包地，包地的地线上打上地过孔;

6、其它信号如数字信号、电源信号不要穿到RCA座子里面来

RJ45网口模块设计分析

以太网概述及RJ45网口实物

以太网的概递

以太网是当前应用最普通的局域网技术。Ethernet的接口是实质是MAC通过Mi总线控制PHY的过程。以太网接口电路主要由MAC控制器和物理层接口（PhysicalLayer,PHY两大部分构成

RJ45接口

R45这种接口就是我们现在最常见的网络设置接口，俗称“水晶头”，带ED指示灯网口专业术语为RJ-45连接器，属于双绞线以太网接口类型。

图 45 网口实物图

网口模块的组成

网口的组成包括了网口变压器、PHY芯片、主芯片等构成，当然还有一种找不到变压器的情况，那可以就是集成了。

图 46 网口和变压器集成在一起

图 47 网口和变压器未集成

RJ45网口的应用领域

R45接口，又名网络接口。应用范围包含内部局域网、对外网络连接等范围。常见的RJ45接品产品有:网络服务器、路，集线器、个人PC终端、打印机等设备。行业应用使用最多的为网络设备制造行业、电脑PC生产商、网络打印机设备生产络系统安装架构行业。前者，生产的成品中会使用到RJ45接口，后置在架构网络环境中会使用到前者的部分产品成品。

常见网口信号介绍

网口我们现在常见的有百兆网口，千兆网口，它们的区别在于百光兆网口是只有两对差分，一对收，一对发;另外四根是备用的，但是千兆网口往往有四对差分，两对收，两对发。

RJ45网口布局布线要点分析

RJ45网口布局原则

1. 复位电路信号应当尽可能的靠近以太网转换芯片，并且若可能的话应当远离T、RX和时信号。
2. 时钟电路应当尽可能的靠近以太，网转换芯片，远离电路板边缘、其他高频信号、l/O端口、走线或磁性元件周围。

1. 接口和变压器之间的距离尽可能的缩短（在满足工艺要求情况下）

1. 以太网转换芯片和变压器之间的距离也应尽可能的短。距离一般不超过5inch。如R45自带变压器，则以太网转换芯片应靠近RJ45放置。

1. 交流端接电阻放置:

• 先按照芯片资料的布局要求进行
• 如果没有要求，一般 情况下靠近以太网转换芯放置。

RJ45 网口布线要点分析

RS232、485接口模块PCB布局布线设计

串口模块定义及工作原理介绍

RS232标准接口(又称EIARS-232）是常用的，串行通信接口标准之一，它是由美国电子工业，协会(EIA)联合贝尔系统公司、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家于1970年共同制定，其全名是“数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”

RS485是一个定义平衡数字多点系统中的驱动，器和接收器的电气特性的标准，该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义。使用该标准的数字通信网络能在远距离条件下以及电子噪声大的环境下有效传输信号。RS-485使得廉价本地网络以及多支路通信链路的配置成为可能。

RS232常规管脚定义

1. 载波检测
2. 数据接收
3. 数据发送
4. 数据端准备好
5. 信号地脚
6. 数据设置完成
7. 请求发送
8. 允许发送
9. 振铃指示

图 48 RS232管脚定义图

图 49 RS232常见电路应用

RS232接口模块特性

1. 接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。
2. 传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。
3. 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模于扰，所以抗噪声千扰性弱。
4. 传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在50米左右。

RS485接口模块特性

1. RS-485的电气特性:逻辑”1″以两线间的电压差为+(2-6)v表示;逻辑”0″以两线间的电压差为-(2-6)v表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接。
2. RS-485的数据最高传输速率为10Mbps。
3. RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。
4. RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达 3000米，另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。
5. 因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。
6. 因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。

图 50 RS485管脚定义图

图 51 RS485常见电路应用

串口模块布局布线内容分析

1. 布局要点分析
2. ESD器件靠近接口位置摆放

1. 布线要点分析
2. 接口信号先从ESD器件通过，再接入到系统中
3. RS485的信号按100R差处理或者加粗类差分处理
4. C+,C;V+,V-所接的电容属于升压电容，注意布局尽量靠近，走线加粗。
5. Rs232接口RXTX信号尽量不要同层平行布线,若同层，保持5W以上距离，用GND隔开。

SD/TIS/卡接口模块PCB设计

SD/TF/SIM卡的定义

SD卡是Secure Digital Card的英文缩写，直译就是“安全数字卡”。TF卡既是T-Flash卡，又叫mico SD卡， 即微型SD卡。 SD卡和TF卡有以下几点不同之处：

1. 卡的大小不同，SD卡比TF卡的尺寸要大；
2. TF卡插入适配器可以转换成SD卡，但SD卡一般无法转换成TF卡。
3. SD卡上有一个（lock)开关，即写保护开关，TF卡没有。
4. 应用于不同产品，SD卡一般都用在大一些的电子设备：如电脑、相机、AV等器件，而TF卡其主要应用于移动电话，但因它的体积微小和储存容量的不断提高，已经使用于GPS设备、便携式音乐播放器和一些快闪存储器盘中。

SIM卡是（Subscriber ldentity Module 客户识别模块）的缩写，也称为智能卡、用户身份识别卡，GSM 数字移动电话机必须装上此卡方能使用。它在电脑芯片上存储了数字移动电话客户的信息，加密的密钥以及用户的电话簿等内容，可供GSM网络客户身份进行鉴别，并对客户通话时的语音信息进行加密。SIM的尺寸分为三种：

标准卡：尺寸为25 x15x0.8mm

Micro sim：俗称小卡，尺寸12x15x0.8mm

Nano sim: 12.3X8.8X0.7mm

SD/TF/SIM卡模块引脚定义以及图示

图 52 SD/TF卡引脚定义与原理图图示

图 53 SIM卡引脚定义与原理图图示

SD/TF/SIM接口布局&布线要点

1. SD/TF卡布局布线要点：
2. VCC_SD的电容需要靠近卡座引脚放置进行滤波，遵循先大后小的原则；
3. TF卡尽量放置在板边，方便插拔，ESD器件要靠近TF卡来放置，走线需要先经过ESD器件再进入SD卡，不要打孔穿；
4. SD卡走线为单端线，控制阻抗50欧姆；
5. 所有的信号线尽量走在同一层，这样有利于信号的一致性，走线与高频信号隔开，空间准许的情况下，单根包地，空间紧张的情况下整组进行包地处理，走线需要有完整的参考平面；
6. SD卡的时钟信号，与其他信号线的间距保证20mil左右，有空间的情况下，包地处理；
7. 组内数据线不要相差太大，需要控制400mil以内，走线总长度不要太长尽量控制在12.5inch之内，以提高稳定性和兼容性；
8. SD卡所有的信号线要做等长处理，以时钟线为目标线，误差控制在300mil以内即。

图 54 SD/TF卡布局布线示意图

SIM卡布局布线要点:

1. 将ESD保护器件放置在相应引脚附近；
2. 电容要靠近SIM卡焊盘放置；
3. SIM卡放置在板边，方便插拔；
4. SIM卡的走线最好一组一起走，这样有利于信号的一致性，走线与高频信号隔开；
5. 整组走线尽可能的走在内层；SIM卡中的CLK时钟线务必做包地处理，不可跨电源平面，保证3W规则。

S-VIDEO接口模块模块PCB设计

VIDEO接口座子的概述

定义

S端子也是非常常见的端子，其全称是 Separate Video，也称为 SUPER VIDEO。S- Video连接规格是由日本开发的一种规格，S 指的是“SEPARATE（分离）”，它将亮度和色度分离传输，避免了混合视频信号传输时亮度和色度的相互干扰。

S端子实际上是一种五芯接口，由两路视亮度信号、两路视频颜色度信号和一路公共屏蔽地线共五条芯线组成(实际上还有与其配套的亮度、色度分离器)。从其结构不难看出， 它是用来将亮度和色度分离输出的设备。这种设计主要是为了视频节目复合输出时的亮度和色度的相互干扰。构成图象至少需要3个信号 (一般是亮度信号与两个色差信号,既Y/C/R)。 但广播电视信号是需要远程传输的，而且收端不可能用3个接收机来分别解调这3个信号。因此，必须将这些信号“复合”在一起，调制到一个高频在波上发送,故接收要使用高频头。

图 55 S-VIDEO座子与传输线图示

分类

S端子可以根据针数详细的分为4针、7针和8针、9针四种型号。

1. 4针S-端子接口：4针是常见S-端子，目前的电视机、影碟机、投影仪配接的都是4针接口，较早一些的显卡如MX440，FX5200等配置的也是4针S-端子。
2. 7针S-端子接口： 标准的7针S-端子比较4针的多出了一路复合信号，可以单独分离输出RCA信号（复合信号），在显卡上就可以省去一个黄色的VIDEO输出接口。虽然多出的2针功能和定义各不相同，但一般都是把这两针作为标准AV视频信号输出，这样就使得这个7针接口即能分离 出一路4针标准S端子信号，又能分离出一路标准的AV视频信号。有的配备7针S端子的显卡配备一个一转二的转接输出装置，可以分成S端子和AV输出两种模式。
3. 8针S-端子接口： 八针S端子，是在四针S端子基础上又增加了复合视频信号。（Y、Cr、Cb）就是利用其针同时传送三路信号：Y是亮度信号，只包含黑白图象信息；Cr是R-Y信号，即红色信号与亮度信号的差；Cb是B-Y信号，即蓝色信号与亮度信号的差。色差信号实际也是亮色分离信号，与S端子不同的是色度信号不用解调，之所以用R-Y和B-Y是要避免传输G绿信号，因为G信号占据色度信号的59%，不利于数据压缩，用R-Y和B-Y通过矩阵运算同样可以得到G信号。由于VCD和DVD用的MPEG1和MPEG2数字压缩信号就是用色差信号编码的，所以色差信号图象质量大大提高，远远优于四针S端子传递的视频信号。
4. 9针S-端子接口：一种是为其中4针是标准S端子，2针是标准AV视频信号输出，2针是音频信号输出。另一种是具备VinVout功能或是HDTV功能的S端子，具备色差输出YPbPr或YCbCr，目前市场流行的ATI和Navidia显卡都带此种高清功能

图 56 S-VIDEO座子信号图示

应用

1. 主要应用

该项技术目前主要运用在液晶电视中。

1. 性能

S-Video端子为4针的视频输入端子，输入为亮色（Y/C）分离信号，与 AV共用音频输入端子。支持DVD的信号模式有：PAL、NTSC、480P、 576P，信号发生器信号模式：PAL、NTSC、SECAM。

S端子输出的分辨率最高仅能达到1024×768的分辨率，因此不适合用于高清视频的传输，但是S端子可以方便地连接独立显卡的输出口，是普通的电子显像管电视机的好伴侣，随着时间的推移，S端子会被慢慢地淘汰,其优势也会被HDMI一类的数字接口所代替。

图 57 S-VIDEO座子应用图示

S-VIDEO端子引脚定义以及图示

SPDIF，严谨的写法应该是S/PDIF，是SONY/PHILIPS Digital Interface，SONY/PHILIPS数字音频接口的缩写简称。SPDIF是一个数字讯号的传递规范，同轴和光纤只是SPDIF信号的两种不同传输载体。

S－Video是一种两分量的视频信号，它把亮度（Y）和色度（C）信号分成两路独立的模拟信号，用两路导线分别传输并可以分别记录在模拟磁带的两路磁迹上。这种信号不仅其亮度和色度都具有较宽的带宽，而且由于亮度和色度分开传输，可以减少其互相干扰，水平分解率可达420线。

图 58 S-VIDEO原理图示

S-VIDEO模块布局&布线要点

1. S-VIDEO座子按照结构放置，没有结构要求的尽量放置在板边，方便插拔；
2. S-VIDEO属于模拟接口，布局尽量呈一字型布局或者是L型布局；
3. 其它数字电路以及电源电路的元器件远离S-VIDEO接口进行放置；
4. 布线不控制阻抗，加粗到8-12mil左右；
5. 走线要进行立体包地处理，沿着主干道的两侧进行包地，包地的地线上打上地过孔；
6. 其它信号如数字信号、电源信号不要穿到S-VIDEO座子里面来。

图 59 S-VIDEO布局&布线图示

USB模块的PCB设计

USB接口的定义

USB是通用串行总线的英文缩写，是连接外部装置的一个串口总线标准，也是一种输入输出接口的技术规范，是Intel公司开发的总线架构。被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通迅产品，并扩展到摄影器材，数字电视（机顶盒）、 游戏机等其它相关领域。根据时代的发展，USB接口标准经历了一代USB、第二代USB2.0、第三代USB3.0，每一代 USB接口根据所支持设备的特点又细分为USB Type A/B/C/Mini。以下以常见的USB2.0、USB3.0、TYPE C三种接口来做一个详细的讲解。

图 60 几种常用的USB接口实物

USB模块常规分类介绍

1. USB2.0接口具有高达480Mbps的传输速率，并与传输速率为12Mbps的全速USB1.1和传输速率为1.5Mbps的低速USB1.0完全兼容。这使得数字图像器、扫描仪、视频会议摄像机等消费产品可以与计算机进行高速、高性能的数据传输。
2. USB3.0的最大传输带宽高达 5Gbps,USB3.0引入全双工数据传输。5根线路中2根用来发送数据，另2根用来接收数据，还有1根是地线，也就是说，USB3.0可以同步全速地进行读写操作。USB3.0保持了与 USB2.0的兼容性。
3. USB Type C，又称为USB-C。需要注意的是Type-C只是一种接口，和USB的版本没有任何关系。该接口的亮点在于更加纤薄的设计、更快的传输速度（最高10Gbps以及更强悍的电力传输（最高100W)。Type-C双面可插接口最大的特点的支持USB接口双面插入，主要面向更轻薄、更纤细的设备。

USB常见管脚定义图示

USB模块布局布线内容分析

1. USB2.0接口布局布线要求：
2. USB接口靠近板边放置，并伸出板边一定位置，方便插拔；
3. 串接阻容、ESD器件靠近USB接口，注意ESD和USB的距离，留有1.5mm的间距，考虑后焊的情况。
4. 在布局时，尽量使差分线路最短，以缩短差分线距离。
5. USB要走差分，阻抗控制为90欧姆，并包地处理，总长度最好不要超过1800mil。
6. USB差分走线在走线的时候，尽可以有的减少换层过孔，过孔会造成线路阻抗的不连续，在每次打孔换层的地方加一对回流地过孔，用于信号回流换层。
7. 若USB两边定位柱接的是保护地，分割的时候保证与GND的距离是2MM，并在保护地区域多打孔，保证充分连接。
8. 由于管脚分布、过孔、以及走线空间等因素存在使得差分线长易不匹配，布线长一旦不匹配，时序会发生偏差，还会引起共模干扰，降低信号质量。所以，相应的要对差分对不匹配的情况作出补偿，使其线长匹配，长度差通常控制在5mil以内，补偿原则是哪里出现长度差补偿哪里。

USB3.0接口布局布线要求：

1. ESD、共模电感器件靠近USB接口，放置的顺序是ESD-共模电感-阻容；同样也要注意ESD和USB的距离，留有1.5mm的间距，考虑后焊的情况。
2. 终端匹配电阻应该尽可能靠近连接器放置，电压稳压器也应该尽可能靠近连接器放置。
3. 尽可能缩短走线长度，优先考虑对高速USB差分的布线，尽可能的减少在USB信号线上的过孔数和拐角，从而可以更好的做到阻抗的控制，避免信号的反射。
4. 在并行的USB差分信号对之间的阻抗，要确保90 欧姆的差分阻抗。差分对间信号之间采用紧耦合模式，即走线之间的间距小于走线的宽度，这样能够提高差分信号抗外界噪声干扰的能力。具体的走线间距和宽度需要通过相关的软件计算确定。
5. 尽可能的将高速信号走在同一层里。保证走线的返回路径有一个完整的无分割的镜像平面。避免跨分割。

Type-c接口布局布线要求：

1. ESD、共模电感器件靠近USB接口，放置的顺序是ESD-共模电感-阻容；同样也要注意ESD 和USB的距离，留有1.5mm的间距，考虑后焊的情况。
2. Type-Ce有RX/TX1-2四组差分信号，两组D+/D差分信号，一共六对差分线，差分信号线要求至少紧邻一个地平面，两侧都紧邻地平面最好。
3. 保证差分线的的线间距在走线过程中的一致性，差分线要尽量等长，如果两根线长度相差大时，可以绘制蛇行线增加短线长度。
4. CC1/CC2是两个关键引脚，作用很多：探测连接，区分正反面，区分DFP和UFP，也就是主从配置Vbus，走线时面要加粗处理。

VGA接口模块PCB设计

VGA接口的定义

VGA(Video Graphics Array)即视频图形阵列，具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点。VGA接口不但是CRT显示设备的标准接口，同样也是LCD液晶显示设备的标准接口，具有广泛的应用范围。随着电子产业及视频图像处理技术的发展，VGA（视频图形阵列）作为一种标准的显示接口在视频和计算机领域得到了广泛的应用，显示接口种类繁多，像DVI、HDMI、LVDS、DP、VGA等；像这些显示接口可以划分为两类，一类是数字接口，一类是模拟接口，如何区分，我们只要知道 VGA是模拟接口，其它的都是数字接口。

VGA接口引脚定义以及图示

从原理图上可以看到VGA接头上大致有RED、GREEN、CRT-BLUE、VSYNC、HSYNC、DATA、CLK等7条信号；原理图大致包括三个部分，一是R、G、B的π型滤波，二是所有的信号都经过一个肖基特二极管器件；三是VGA接口。

图 61 VGA引脚定义与原理图图示

VGA接口布局&布线要点

VGA接口布局布线要求：

1. 布局的时候依照线路所示零件顺序进行摆放，采用一字形或L形布局；

2. R、G、B信号远离其它信号，尤其是高速信号；

3. R、G、B信号之间的安全距离一般设为20mil，都需要加粗，并包地处理；

4. R、G、B信号如果需要换层处理，需要在过孔的旁边增加回流过孔。

常用存储器 SDRAM的PCB设计

常见存储器认识及分类

在电子计算机中，用来存储数据和指令等的记忆部件，叫做存储器。存储器（Memory）是现代信息技术中用于保存信息的记忆设备。其概念很广，有很多层次，在数字系统中，只要能保存二进制数据的都可以是存储器； 在集成电路中，一个没有实物形式的具有存储功能的电路也叫存储器，如RAM、FIFO等；在系统中，具有实物形式的存储设备也叫存储器，如内存条、TF卡等。 此次讲解的存储器是基于实物形式的存储设备。

常见的存储器有哪些？

SDRAM管脚定义

定义

1. SDR：Single Data Rate, 单倍速率
2. DDR：Dual Data Rate，双倍速率
3. QDR：Quad Data Rate，四倍速率
4. DRAM：Dynamic RAM，动态随机存储器，每隔一段时间就要刷新一次数据才能够保存数据
5. SRAM：Static RAM，静态随机存储器，静态随机存储器，不需要刷新电路，数据不会丢失
6. SDRAM: Synchronous DRAM，同步状态随机存储器，数据的读写需要时钟来同步

比较：

1. SRAM和DRAM、SDRAM而言，都有DDR和QDR的一说。QDR，DDR只是说速率，和DRAM/SRAM的区分无关。而且由于实现工艺的原因，DRAM和SDRAM容量比SRAM大，但是读写速度不如SRAM。此外它们一般都是应用于RAM类型的存储器的速率。
2. SDR只在时钟的上升沿传输数据，读写是在同一条数据总线进行，读写不能同时进行，而DDR 是在SDR的基础上改进，它可以在时钟的上升，下升沿时同时传递一次数据，也就是相当于SDR的两倍，但读写还是不能同步进行，而QDR，集读写上下传输于一 身，成为具有一进，一出相当于两个DDR的数据接口，四个SDR 所能达到的效果。
3. SRAM其实是一种非常重要的存储器，它的用途广泛。SRAM的速度非常快，在快速读取和刷新时能够保持数据完整性。SRAM 内部采用的是双稳态电路的形式来存储数据。所以SRAM的电路结构非常复杂。制造相同容量的SRAM比DRAM的成本高的多。正因为如此，才使其发展受到了限制。因此目前SRAM基本上只用于CPU内部的一级缓存(cache)以及内置的二级缓存，仅有少量的网络服务器以及路由器上能够使用SRAM。
4. 一般嵌入式产品里面的内存都是用的SDRAM，电脑的内存用的也是SDRAM，叫DDR SDRAM，其集成度非常高，因为是动态的，所以必须有刷新电路，每隔一段时间必须得刷新数据。

SDRAM的PCB布局原则

布局原则–1片SDRAM

1. 点对点的对称式布局方式
2. SDRAM靠近BGA放置

• 当中间无排阻时：600-800mil

• 当中间有排阻时：800-1000mil （Bank中心距离）

1. 滤波电容靠近IC管脚进行摆放

布局原则–2片SDRAM

1. 2片SDRAM相对于CPU对称式布局
2. PCB板卡设计时，空间足够时,与CPU放在同一面
3. PCB板卡设计时，空间不足时（在做核心板的时候），SDRAM顶底对贴
4. 滤波电容靠近IC管脚进行摆放

• 当中间无排阻时：600-800mil

• 当中间有排阻时：800-1000mil

SDRAM的PCB布线要求

布线原则

1. 特性阻抗:50欧
2. 数据线每9根尽量走在同一层(D0~D7,LDQM;D8~D15,HDQM)
3. 信号线的间距满足3W原则，数据线、地址（控制）线、时钟线之间的距离保持20mil以上或至少3W
4. 空间允许的情况下,应该在它们走线之间加一根地线进行隔离。地线宽度推荐为15-30mil

拓扑结构

菊花链 -T型结构

数据分组

1. 低八位数据组sdram_data_bus：D0~D7,LDQM
2. 高八位数据组sdram_data_bus：D8~D15,HDQM
3. 地址线,控制线,时钟线设为一组：sdram_addr_bus

等长规则

1. 低八位数据组等长误差范围+/-50mil
2. 高八位数据组等长误差范围+/-50mil
3. 地址线,控制线,时钟线一起等长误差范围+/-100mil

蓝牙、天线等射频接口模块

常用的射频端子、射频天线

天线的定义

天线是一种变换器，它把传输线上的传输的导行波，变换成无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来接收或者发送的电磁波的部件。在生活中一般应用在无线电通信、广播、电视、雷达、导航等工程系统。凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。一般天线都具有可逆性的，也就是说同一天线既可用作发送天线，也可用做接收天线。而目前PCB板上常用到的类型大多是板载天线，和外置天线等天线，这俩种天线在价格和性能上都各有差别。

常见几种天线（以以下俩种为主介绍）

1. 板载天线

板载天线生产成本低，性能一般。材料方面的话，其只需利用金属导体配合适当的馈入及天线短路到接地面的位置，故其制作成本低，而且可以直接与PCB电路板焊接在一起。(PIFA天线）操作长度只有四分之一操作波长，而且在其结构中已经包含有接地金属面，可以降低模块中接地金属面的敏感度，适合用在板载模块装置中。

其板载天线在PCB中的体现如下几种：

1. 外置天线

其外观通常是圆柱状或是薄皮状，其在天线低端有一转接头作为能量馈入的装置。还有一种天线外接方式是使用可旋转式转接头，这种方式的有点在于在于天线可以使用任意角度的旋动并藉以提高传输效果，但是其缺点是就是成本极高。一般用在儿童手表，手机和平板电脑中。

其外置天线在PCB中体现下图几种所示

1. 板载天线在原理图中的表现方式

ANT：在原理图一般指的蓝牙天线管脚。

1. 外置天线在原理图中的表现方式

和板载天线类似，不同的地方只是原理图的封装和PCB 的封装不一样，以及它的性能方面也有很大的区别。

1. 常见蓝牙天线模块的配置电路

左图显示了各种蓝牙天线前置配置选项，前端可用于单端或差分配置，也可以选择内部或外部配置。

1. 蓝牙天线

市面上常见几种蓝牙天线模块芯片(有多个型号和封装，在此只介绍以下几种）

射频模块的PCB布局原则

板载天线的布局原则

1. 板载天线布局最好是放在板边，要有俩面是空的。
2. 射频模块布局优先射频链路布局，确保信号极大限度的不受干扰。
3. 蓝牙天线的布局不能离蓝牙天线模块太远，天线匹配电路要靠近蓝牙天线放置。
4. 配置电容电阻成一字型（见图）。
5. 配置电容电阻需要完全按照原理图的先后顺序，元器件和元器件之间的距离不能过大。
6. 其芯片外围电路要严格按照数据手册来布局（如空间限制可以自行调整）

外置天线的布局原则

1. 靠板边放置。
2. 和板载天线类似优先布局射频链路，确保天线能做到50ohm的阻抗匹配，有良好的抗干扰能力。
3. 配置电容电阻成一字型（见左图）或者L 型布局（见右图）。
4. 与板载天线类似配置电容需要严格按原理图的先后顺序来摆放，元器件之间距离不能过大。
5. 芯片的外围电路需按照数据手册来摆放。

了解隔层参考的概念

天线做隔层参考，一般出现在2层板以上的PCB板上。主要是因为射频信号要做50ohm的阻抗匹配，考虑到抗干扰，衰减等各种趋肤效应因素。最常用的处理方法就是加粗线宽，但是一旦加粗线宽，如果它还是参考相邻层的话，阻抗就会变小，所以要想办法把阻抗加大，而线到参考层的距离越远阻抗会越大， 所以把同层和中间层挖掉，隔层参考效果会好很多。

射频模块的布线要求

板载天线的布线原则

1. 天线器件部分，禁止其它无关信号穿过。
2. 走线长度越短越好，走线方式按照45度拐弯或者圆弧拐弯，这样可以减少高频信号的发射和相互之间的耦合。
3. RF反馈点引出来的线必须做到50ohm的阻抗匹配。
4. 接地反馈点必须接地牢靠（有些板载天线不需要接地反馈点）。
5. 地平面必须多打孔，增加接地的覆铜，可以减少信号间的串扰。
6. 天线区域所有层挖空处理。

外置天线的布线要求：

1. 射频链区域，禁止其它无关信号穿过。
2. 天线走线推荐线宽（10~20mil)，必须做到50ohm阻抗匹配。
3. 信号线不能走环路，需要采用FLY-BY的方式连接。
4. 射频线与周围地铜隔开3w的间距。
5. 与板载天线走线方式类似采用使用45度拐角或者圆弧走线。
6. 隔层参考挖空顶层以及临层第二层GND，参考第三层。（板载天线要所有层挖空处理）
7. 天线四周打满地孔，做到立体包地，防止其它信号干扰到射频

PCB屏蔽盖设计要点

屏蔽的作用

屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲，就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量（涡流损耗）、反射能量（电磁波在屏蔽体上的界面反射）和抵消能量（电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场，可抵消部分干扰电磁波）的作用，所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。

屏蔽罩的焊盘宽度一般取0.6mm—-0.8mm
屏蔽罩的焊盘长度一般取3—5mm,一般取5mm左右,不然太零散了.
屏蔽罩的焊盘间距一般取1mm.

计算屏蔽罩的高度时候,按最高的元件的最大公差画出元件高度就可以了,不必要留锡膏的厚度尺寸.因为钢网厚度也就才0.1mm,不贴元件,锡膏也就是0.1mm高,而贴元件后,元件还要陷到锡膏里面去呢.再说,元件的高度,基本上都按其下差做的.然后根据最高元件的顶面到屏蔽罩内表面间隙取0.2mm,这样算出屏蔽罩的高度就可以了.

（1）当干扰电磁场的频率较高时，利用低电阻率的金属材料中产生的涡流，形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。

（2）当干扰电磁波的频率较低时，要采用高导磁率的材料，从而使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽的空间去。

（3）在某些场合下，如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时，往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。

1. 盖子材料可以选用ZSNH锌锡镍合金(便宜)，或者洋白铜（性能好易加工），或者不锈钢（不吃锡只能做盖子）。支架材料选用ZSNH锌锡镍合金或者洋白铜，以保证好的焊接性能。但现在也有客户把上下盖都用ZSNH做了。
2. ZSNH锌锡镍合金底座厚度0.2mm，盖子0.13mm。不锈钢盖板0.13mm洋白铜底座厚度 0.2mm，盖子0.13mm，单件式，两件式，材料：洋白铜，不锈钢，ZSNH锌锡镍合金
3. 盖子和支架四周间隙0.05mm，z向间隙0mm，距离元器件0.4mm以上
4. 展平后，冲刀区宽度留0.5mm。
5. 屏蔽盖焊盘宽度0.7mm~1mm之间，太小不利于贴片，太大容易被外界干扰。屏蔽盖与屏蔽盖底部之间间隙最小要0.5mm（也要考虑支架焊盘与焊盘之间间距最小0.3mm）。
6. 支架smt时浮锡高度0.1mm，盖子平整度0.1mm。屏蔽罩装配后距离上方器件或壳体间隙最小要0.2mm
7. 屏蔽支架重心处要预设计直径5mm的吸盘区域。
8. 屏蔽支架的四周墙体每边要有一到两个直径0.7~1mm的通孔，用于卡屏蔽盖。卡洞不能太多，否则很难拆卸可由供应商作出，我们给出位置尺寸。
9. 屏蔽盖四周墙的最底面，距离PCB要有0.5mm的距离，防止屏蔽支架吃锡过多顶住屏蔽盖。
10. 屏蔽盖散热孔直径1mm
11. 如果屏蔽盖或者屏蔽支架有平面落差，注意落差分界处侧面切通，不然没法加工。另外平面内的落差拐角处要打直径3mm的孔，否则会撕裂
12. 12 如果屏蔽盖或者屏蔽支架有平面落差，注意落差角度35~40度，太大的角度加工时冲裂
13. 如果屏蔽盖或者屏蔽支架有平面落差，落差处支架与盖子面配合间隙不为0，应该为0.1mm
14. 屏蔽支架平面切空处距离侧墙外壁要1mm以上，内部有向下折弯的话，折弯处侧墙距离外侧墙0.5mm，此时平面直接贴着侧墙切空
15. 屏蔽支架切空区内角R0.5mm
16. 屏蔽支架与PCB之间不是整面焊接，要采用2-1-2-1mm方式的长城脚焊接，2mm接触，1mm悬空方便爬锡。如此可以增加屏蔽盖的帖附强度。
17. a.与SHIEDING-BOX配做。

b.表面平面度为0.1MM以内。

c.折弯内角为R0.1MM，未注圆角为R0.1MM。

d.折弯角度为90°±0.5。

e.未注公差按照图示公差等级

f.图中带“*”尺寸为QC管控尺寸。

g.开模前请与工程师检讨。（公差尺寸：小于20mm的尺寸控制在+-0.05mm； 大于20mm的尺寸控制在+-0.1mm；顶层平面度的控制在+-0.1mm；）

(18) 注意和线路板焊接的真确方向性

DDR3设计要点

一看到DDR,联想到的就是高速，一涉及到高速板有些人就比较茫然。高速板主要考虑两个问题点,当然其它3W，2H是基本点。

一是,时序，因为有的DDR要跑几百M,所以对应的时钟周期比较短，如果传输线的长度相差较多，会导致数据先到，有的数据后到，数据就不完整。

二是，阻抗，高速信号频率高，波长短，在微波领域是短线传输。如果阻抗不匹配就会产生反射，反射回来的信号与原信号叠加，就改变了原来信号的形状。电磁场与微波相关书籍讲得比较多，涉及到二阶偏微分方程，这里只说结论，我们拿来用就可以了。

总结一下，就两点：

（1）等长

（2）阻抗要匹配

这两点也是我们做PCBLAYOUT设计时注意的重点，由此也前人也总结出一些相关原则。比如信号分组，同层同组，3W间距等等。

下面我们以DDR3为例，把原理搞清楚，然后根据原理说说实际LAYOUT时要怎么操作。

CPU对DDR的访问，也就是读和写的操作，不管是读还是写，你得知道从哪里读，往哪里写吧？所以得知道地址，这个操作叫做寻址。

我觉得我还不能把DDR的原理讲得很清楚，先放下来，好像也不影响我们做DDR的应用设计。

单片DDR3的引脚说明

我们大概了解了DDR的原理后，就知道，地址线和控制线可以放一组，数据线另外放一组，但因为考虑到设计方面的问题，数据线可以按一个字节进行分组，比如8位放一组，D0-7作为一组，也可以16位放一组，D0-15.一般这两种用得比较多。

以DDR3为例：

数据线1：11根，D0-D7,LDQM(数据掩码),LDQS0.LDQSN0(其中，LDQS0和LDQSN0为差分时钟)

数据线2：11根，D8-D23,UDQM(数据掩码),UDQS0.UDQSN0(其中，UDQS0和UDQSN0为差分时钟)

地址线、控制线和时钟为一组：

A0-A15,BA0-BA2,

CKE,CLK-CLKN ,

CASN,CSN0,xRASN,RESET,WEN,ODT

说明：TI的文档是把地址和数据的时钟放在一组的，但是等长时，地址线与地址的时钟等长，数据线与数据的时钟等长。我这里是把数据和地址的时钟分别放到了数线线和地址线组。

因此次只是单片DDR，不涉及拓扑结构。

此次设计并没有同层同组，而是把数据线放在第一层和第三层，主要做了等长

同层同组的目的主要是为了等长：信号不在不同的层传输速度不一样，另外在不同的层，因为有的有过孔，有的可能没有过孔，过孔的长度和厚板以及过孔穿到哪一层有关，所以过孔的长度也会影响信号的长度，这次是放在第一层和第三层，第一层和第三层中间的PP一般比较薄，如下图，只有3.2mil，所以影响长度有限。另外因为层不一样导致的传输速度不一样，只要把等长误差做到10mil以内就不用考虑了。

总结：

平时都要求DDR走线同层同组，根本原因是等长。

同层的原因：信号在内层和外层传输速度不一样，所以要尽层同层。

同组的原因：是为了设计好设计规则。方便看规则。只要能检查到，不同组也是可以的。

下方D8-D15，有的是走在第一层，有的是走在第三层，实测没有问题！

邮票孔拼版制作方法

因为SMT样板不支持V割拼版，有一些客户又极度想拼版打样SMT，下面针对客户此要求，提供一些指导性的拼版方法:

拼版后的局部图:(中间用连接桥的方式，此方式能最少程度上减少残留)

2）拼版后的效果图

3）邮票孔拼版规则:
1. 拼板与板间距1.2MM或者1.6MM 等
2. 邮票孔：8个0.55MM的孔,孔间距0.2MM
3. 加两排，邮票孔伸到板内1/3 ，如板边有线需避开
4. 加完邮票孔，孔两边的外形连起来，方便后工续锣带制作

（此节内容源于嘉立创官网）