從IC芯片的發展及封裝形式來看，芯片體積越來越小、引腳數越來越多;同時，由于近年來IC工藝的發展，使得其速度也越來越高。這就帶來了一個問題，即電子設計的體積減小導致電路的布局布線密度變大，而同時信號的頻率還在提高，從而使得如何處理高速信號問題成為一個設計能否成功的關鍵因素。隨著電子系統中邏輯復雜度和時鐘頻率的迅速提高，信號邊沿不斷變陡，印刷電路板的線跡互連和板層特性對系統電氣性能的影響也越發重要。對于低頻設計，線跡互連和板層的影響可以不考慮，但當頻率超過50 MHz時，互連關系必須考慮，而在*定系統性能時還必須考慮印刷電路板板材的電參數。因此，高速系統的設計必須面對互連延遲引起的時序問題以及串擾、傳輸線效應等信號完整性(Signal Integrity，SI)問題。當硬件工作頻率增高后，每一根布線網絡上的傳輸線都可能成為發射天線，對其他電子設備產生電磁輻射或與其他設備相互干擾，從而使硬件時序邏輯產生混亂。電磁兼容性(Electromagnetic Compatibility，EMC)的標準提出了解決硬件實際布線網絡可能產生的電磁輻射干擾以及本身抵抗外部電磁干擾的基本要求。1 高速數字電路設計的幾個基本概念在高速數字電路中，由于串擾、反射、過沖、振蕩、地彈、偏移等信號完整性問題，本來在低速電路中無需考慮的因素在這里就顯得格外重要;另外，隨著現有電氣系統耦合結構越來越復雜，電磁兼容性也變成了一個不能不考慮的問題。要解決高速電路設計的問題，首先需要真正明白高速信號的概念。高速不是就頻率的高低來說的，而是由信號的邊沿速度決定的，一般認為上升時間小于4倍信號傳輸延遲時可視為高速信號。即使在工作頻率不高的系統中，也會出現信號完整性的問題。這是由于隨著集成電路工藝的提高，所用器件I/O端口的信號邊沿比以前更陡更快，因此在工作時鐘不高的情況下也屬于高速器件，隨之帶來了信號完整性的種種問題。

1.系統布局是否保證布線的合理或者最優，是否能保證布線的可靠進行，是否能保證電路工作的可靠性。在布局的時候需要對信號的走向以及電源和地線網絡有整體的了解和規劃。2.印制板尺寸是否與加工圖紙尺寸相符，能否符合PCB制造工藝要求、有無行為標記。這一點需要特別注意，不少PCB板的電路布局和布線都設計得很漂亮、合理，但是疏忽了定位接插件的精確定位，導致設計的電路無法和其他電路對接。3.元件在二維、三維空間上有無沖突。注意器件的實際尺寸，特別是器件的高度。在焊接免布局的元器件，高度一般不能超過3mm。4.元件布局是否疏密有序、排列整齊，是否全部布完。在元器件布局的時候，不僅要考慮信號的走向和信號的類型、需要注意或者保護的地方，同時也要考慮器件布局的整體密度，做到疏密均勻。5.需經常更換的元件能否方便地更換，插件板插入設備是否方便。應保證經常更換的元器件的更換和接插的方便和可靠。6.調整可調元件是否方便。7.熱敏元件與發熱元件之間是否有適當的距離。8.在需要散熱的地方是否裝有散熱器或者風扇，空氣流是否通暢。應注意元器件和電路板的散熱。9.信號走向是否順暢且互連最短。10.插頭、插座等與機械設計是否矛盾。11.線路的干擾問題是否有所考慮。12.電路板的機械強度和性能是否有所考慮。13.電路板布局的藝術性及其美觀性。

覆銅，就是將PCB上閑置的空間作為基準面，然后用固體銅填充，這些銅區又稱為灌銅。敷銅的意義在于，減小地線阻抗，提高抗干擾能力;降低壓降，提高電源效率;還有，與地線相連，減小環路面積。如果PCB的地較多，有SGND、AGND、GND，等等，如何覆銅?我的做法是，根據PCB板面位置的不同，分別以最主要的“地”作為基準參考來獨立覆銅，數字地和模擬地分開來敷銅自不多言。同時在覆銅之前，首先加粗相應的電源連線：V5.0V、V3.6V、V3.3V(SD卡供電)，等等。這樣一來，就形成了多個不同形狀的多變形結構。覆銅需要處理好幾個問題：一是不同地的單點連接，二是晶振附近的覆銅，電路中的晶振為一高頻發射源，做法是在環繞晶振敷銅，然后將晶振的外殼另行接地。三是孤島(死區)問題，如果覺得很大，那就定義個地過孔添加進去也費不了多大的事。另外，大面積覆銅好還是網格覆銅好，不好一概而論。為什么呢?大面積覆銅，如果過波峰焊時，板子就可能會翹起來，甚至會起泡。從這點來說，網格的散熱性要好些。通常是高頻電路對抗干擾要求高的多用網格，低頻電路有大電流的電路等常用完整的鋪銅。補充下：在數字電路中，特別是帶MCU的電路中，兆級以上工作頻率的電路，敷銅的作用就是為了降低整個地平面的阻抗。更具體的處理方法我一般是這樣來操作的：各個核心模塊(也都是數字電路)在允許的情況下也會分區敷銅，然后再用線把各個敷銅連接起來，這樣做的目的也是為了減小各級電路之間的影響。對于數字電路模擬電路 混合的電路，地線的獨立走線，以及到最后到電源濾波電容處的匯總就不多說了，大家都清楚。不過有一點：模擬電路里的地線分布，很多時候不能簡單敷成一片銅皮就了事，因為模擬電路里很注重前后級的互相影響，而且模擬地也要求單點接地，所以能不能把模擬地敷成銅皮還得根據實際情況處理。(這就要求對所用到的模擬IC的一些特殊性能還是要了解的)

隨著PCB設計復雜度的逐步提高，對于信號完整性的分析除了反射，串擾以及EMI之外，穩定可靠的電源供應也成為設計者們重點研究的方向之一。尤其當開關器件數目不斷增加，核心電壓不斷減小的時候，電源的波動往往會給系統帶來致命的影響，于是人們提出了新的名詞：電源完整性，簡稱PI(powerintegrity)。當今國際市場上，IC設計比較發達，但電源完整性設計還是一個薄弱的環節。因此本文提出了PCB板中電源完整性問題的產生，分析了影響電源完整性的因素并提出了解決PCB板中電源完整性問題的優化方法與經驗設計，具有較強的理論分析與實際工程應用價值。二、電源噪聲的起因及分析對于電源噪聲的起因我們通過一個與非門電路圖進行分析。圖1中的電路圖為一個三輸入與非門的結構圖，因為與非門屬于數字器件，它是通過“1”和“0”電平的切換來工作的。隨著IC技術的不斷提高，數字器件的切換速度也越來越快，這就引進了更多的高頻分量，同時回路中的電感在高頻下就很容易引起電源波動。如在圖1中，當與非門輸入全為高電平時，電路中的三極管導通，電路瞬間短路，電源向電容充電，同時流入地線。此時由于電源線和地線上存在寄生電感，我們由公式V=LdI/dt可知，這將在電源線和地線上產生電壓波動，如圖2中所示的電平上升沿所引入的ΔI噪聲。當與非門輸入為低電平時，此時電容放電，將在地線上產生較大的ΔI噪聲;而電源此時只有電路的瞬間短路所引起的電流突變，由于不存在向電容充電而使電流突變相對于上升沿來說要小。從對與非門的電路進行分析我們知道，造成電源不穩定的根源主要在于兩個方面：一是器件高速開關狀態下，瞬態的交變電流過大;

PCB布局規則1、在通常情況下，所有的元件均應布置在電路板的同一面上，只有頂層元件過密時，才能將一些高度有限并且發熱量小的器件，如貼片電阻、貼片電容、貼片IC等放在底層。2、在保證電氣性能的前提下，元件應放置在柵格上且相互平行或垂直排列，以求整齊、美觀，在一般情況下不允許元件重疊;元件排列要緊湊，元件在整個版面上應分布均勻、疏密一致。3、電路板上不同組件相臨焊盤圖形之間的最小間距應在1MM以上。4、離電路板邊緣一般不小于2MM.電路板的最佳形狀為矩形，長寬比為3:2或4:3.電路板面尺大于200MM乘150MM時，應考慮電路板所能承受的機械強度。PCB設計設置技巧PCB設計在不同階段需要進行不同的各點設置，在布局階段可以采用大格點進行器件布局;對于IC、非定位接插件等大器件，可以選用50~100mil的格點精度進行布局，而對于電阻電容和電感等無源小器件，可采用25mil的格點進行布局。大格點的精度有利于器件的對齊和布局的美觀。PCB設計布局技巧在PCB的布局設計中要分析電路板的單元，依據起功能進行布局設計，對電路的全部元器件進行布局時，要符合以下原則：1、按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。2、以每個功能單元的核心元器件為中心，圍繞他來進行布局。元器件應均勻、整體、緊湊的排列在PCB上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。3、在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數。一般電路應盡可能使元器件并行排列，這樣不但美觀，而且裝旱容易，易于批量生產。

開發PCB打樣如果阻抗變化只發生一次，例如線寬從8mil變到6mil后，一直保持6mil寬度這種情況，要達到突變處信號反射噪聲不超過電壓擺幅的5%這一噪聲預算要求，PCB打樣阻抗變化必須小于10%。這有時很難做到，以 FR4板材上微帶線的情況為例，我們計算一下。如果線寬8mil，線條和參考平面之間的厚度為4mil，特性阻抗為46.5歐姆。線寬變化到6mil后特性阻抗變成54.2歐姆，阻抗變化率達到了20%。反射信號的幅度必然超標。至于對信號造成多大影響，還和信號上升時間和驅動端到反射點處信號的時延有關。但至少這是一個潛在的問題點。幸運的是這時可以通過阻抗匹配端接解決問題。如果阻抗變化發生兩次，例如線寬從8mil變到6mil后，拉出2cm后又變回8mil。那么在2cm長6mil寬線條的兩個端點處都會發生反射，一次是阻抗變大，發生正反射，接著阻抗變小，發生負反射。如果兩次反射間隔時間足夠短，兩次反射就有可能相互抵消，從而減小影響。假設傳輸信號為1V，第Y次正反射有0.2V被反射，1.2V繼續向前傳輸，第二次反射有 -0.2*1.2 = 0.24v被反射回。再假設6mil線長度極短，兩次反射幾乎同時發生，那么總的反射電壓只有0.04V，小于5%這一噪聲預算要求。因此，這種反射是否影響信號，有多大影響，和阻抗變化處的時延以及信號上升時間有關。研究及實驗表明，只要阻抗變化處的時延小于信號上升時間的20%，反射信號就不會造成問題。如果信號上升時間為1ns，那么阻抗變化處的時延小于0.2ns對應1.2英寸，反射就不會產生問題。也就是說，對于本例情況，6mil寬走線的長度只要小于3cm就不會有問題。