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[分享] PCB设计滤波电容的最近放置方法

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楼主 | 发布于 2018-10-23 | 只看楼主

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一直想找到滤波电容的最近放置方法，但是总是没有思路，有太多标准或者观点了，下面就是其中一个我觉得还合理的，仅做参考：
二、两层板：
1、滤波电容和退藕电容不管是模拟还是数字电路，电源布线时都需要一些电容。滤波电容（也作旁路电容），放置在距离电源较近的位置，用于 bypass 电源位置引入的高频信号，如果不加旁路电容，高频干扰可能从电源部分引入到器件内部，通常容值为10~100uF。退藕电容的作用对于模拟和数字电路有所不同。模拟电路中，小容值退藕电容（0.1uF）安放在离模拟器件引脚较近的位置，其作用与上面提到的滤波电容类似。而数字电路中，MCU 等处理器附近的退藕电容在数字电路高速切换时起到缓冲电压变化的作用，否则信号电平可能不稳定。高速数字电路（200Mhz 以上），可采用较小的退藕（如 0.01uF）。

2、电源的布线
两层板布电源线的过程中，必须注意 VCC 从电源出发走到器件并返回公共地的回路面积，越大的回路面积意味着越大的感应线圈，任何高频信号都可能造成严重的电磁干扰(EMI)。器件的地线要尽可能的紧靠电源侧，就近回到板子的公共地（电源地）。地平面是解决电磁干扰的好方法。电源线电流比较大，通常应比信号线宽两至三倍。个别过窄的电源走线都会让该处的铜皮过热。

3、模拟与数字的不同策略
PCB 的模拟部分与数字部分分开，并远离地线回路，因为高阻抗的模拟线路对开关噪声的抗干扰能力很差。

4、走线首先，所有的走线尽量的短。切忌两层信号平行走线，平行意味着电感，模拟电路尤其注意。走线转弯处可以采用钝角或圆弧走线，通常采用前者。在能够布通的情况下，过孔越少越好。每增加一个过孔就引入若干个 pF 的寄生电容。总线型数字电路，各信号线长度尽可能一致，以消除信号传递延迟的时间差。

5、地线避免采用环路地，而要采用星形拓扑结构，或走树形结构。当然地平面是最好的。对于数模混合电路（如 A/D 转换器件），电源和模拟地 AGND 直接连到地平面，而数字部分应当通过隔离的三态缓冲器连接到 CPU 等数字器件，DGND 最后连到在电源处单点接地。数模混合器件的各个电源引脚增加适当旁路电容。

6、时钟
晶振和时钟信号远离信号，附近预留铺铜空间。同步动态内存等器件需要的 SCLK 等信号三倍距离远离其它信号，防止干扰。

7、布局器件的布局对于布通率有决定性的影响。器件摆放平衡，不要头重脚轻。器件在二维和三维空间都不要产生冲突。热敏元件远离发热元件，高发热的器件如功率放大器要酌情使用散热片。接插件的摆放要考虑板子的使用需求和机械结构，过重过大的器件需可能需要物理支撑结构，可调元件须方便调节。

三、四层及以上 PCB：

1、四层及以上 PCB 的电气性能越来越适应高速电路的需求，应尽可能采用贴片元件。

2、由于有了地平面和电源平面，EMI 性能要比两层板好不少。模拟部分的布线规则如上所述，这里主要是数字部分。若 PCB 需要若干个不同的电源电压，需要分割电源平面。根据个主要器件的电源引脚布局，整块分割（如 1.8V 和 3.3V），对于 BGA 下方的电源平面，可采取 Y 字型割发，尽量减少电源跨层飞线。

3、仔细检查线宽和走线安全距离(clearance)，包括过孔 solder mask 和电源层的power plane 的 clearance，咨询 PCB 生产厂家后定出线宽和孔径。

4、10mil 以下信号线连接到接插件时建议补泪滴，可以增加机械强度。

5、过孔尽量不要放置在内层铺铜的边缘处，防止钻头打滑导致的铜皮碎裂。

6、添加适当测试点，用于调试。电源部分增加 0 欧姆串联电阻，在调试无误后接入，以防整块 PCB 烧毁。

7、BGA 封装退藕电容放置于反面正下方，其它尽可能放置于周边，建议 0402或 0603 封装。

8、电源层过孔（或者地层）可以采用在铜皮周围增加 4 角（或 2 角）的隔离遮挡 style，即电流从四周的遮挡（不吃铜处）间隙流入过孔。其作用一个增大阻热系数，降低因电源层迅速导热而引起的焊接难题，另一个据说是改善电源层的高频干扰问题

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