随着集成电路输出开关速度的提高和 PCB板 密度、信号完整性已成为高速数字PCB设计中必须关注的问题之一。 元器件及PCB板的参数、PCB板上元器件的布局、高速信号线的走线等因素， 可能会导致信号完整性问题。

对于 PCB 布局，信号完整性需要不影响信号时序或电压的电路板布局，而对于电路布线，信号完整性需要端接元件、布局策略和布线信息。 PCB 上的高速信号、末端元件的错误放置或高速信号的错误接线都会导致信号完整性问题，这可能会导致系统输出错误数据、电路无法正常工作或根本无法工作。 如何在PCB设计中充分考虑信号完整性并采取有效的控制措施已成为PCB设计行业的热门话题。

信号完整性问题 良好的信号完整性意味着信号可以在需要时以正确的时序和电压电平值进行响应。 相反，当信号没有正确响应时，则存在信号完整性问题。 信号完整性问题会导致或直接导致信号失真、时序错误、不正确的数据、地址和控制线以及系统误操作，甚至系统崩溃。 在PCB设计实践的过程中，人们积累了很多PCB设计规则。 在PCB设计中，仔细参考这些设计规则，可以更好地实现PCB的信号完整性。

在设计PCB时，首先要了解整个电路板的设计信息，主要包括：

1、器件数量、器件尺寸、器件封装、芯片率、PCB是否分为低速、中速和高速区，即接口输入输出区；

2.整体布局要求，器件布局位置，是否有大功率器件，芯片器件散热特殊要求；

3、信号线类型、速度和传输方向、信号线阻抗控制要求、总线速度方向和行驶情况、关键信号和保护措施；

4、电源类型、接地类型、电源和地的噪声容限要求、电源和地平面的设置和分割；

5、时钟线的类型和速率，时钟线的来源和方向，时钟延迟要求，最长线要求。

PCB分层设计

在了解电路板的基本信息后，需要权衡电路板成本和信号完整性的设计要求，选择合理的布线层数。 目前，电路板已经从单层、双层、四层逐步发展到更多的多层电路板。 多层PCB设计可以改善信号布线的参考面，为信号提供回流路径，这是实现良好信号完整性的主要措施。 在设计PCB分层时，遵循以下规则：

1. 参考平面最好是地平面。 电源和地平面都可以作为参考平面，都具有一定的屏蔽功能。 但是，电源平面的屏蔽效果远低于接地平面，因为它的特性阻抗更高，电源平面与参考地电平之间的电位差更大。

2、数字电路和模拟电路分层。 在设计成本允许的情况下，最好在不同的层上布置数字和模拟电路。 如果必须要布置在同一布线层，可以采用地沟、加接地线、分界线等方法进行补救。 模拟和数字电源和地必须分开，切勿混用。

3、相邻层关键信号走线不跨越分割区。 信号会在整个区域形成一个大的信号环路并产生强烈的辐射。 如果在分地线时信号线必须跨越区域，可以在地之间连接一个单点，形成两个接地点之间的连接桥，然后通过连接桥走线。

4、元件表面下方应该有一个比较完整的地平面。 对于多层板，必须尽可能保持接地平面的完整性。 通常不允许信号线在地平面中运行。

5、高频、高速、时钟等关键信号线应有相邻的地平面。 这样，信号线与地线的距离只是PCB层间的距离，所以实际电流总是在信号线正下方的地线中流动，形成最小的信号环路面积，减少辐射。

信号完整性PCB如何设计

PCB布局设计

印制板信号完整性设计的关键是布局布线，直接关系到PCB的性能。 在布局之前，必须确定 PCB 尺寸以尽可能低的成本满足功能。 如果PCB过大且分散，传输线可能会很长，导致阻抗增加，抗噪性降低，成本增加。 如果元件放在一起，散热不好，相邻布线可能会出现耦合串扰。 因此，布局必须以电路的功能单元为基础，同时考虑电磁兼容性、散热和接口因素。

在布局具有混合数字和模拟信号的 PCB 时，不要混合数字和模拟信号。 如果必须混合模拟和数字信号，请务必垂直布线以减少交叉耦合的影响。 电路板上的数字电路、模拟电路和产生噪声的电路要分开，先走敏感电路，消除电路之间的耦合路径。 尤其要考虑时钟线、复位线和中断线，这些线不要与大电流开关线平行，否则容易被电磁耦合信号损坏，造成意外复位或中断。 整体布局应遵循以下原则：

1、PCB上的功能分区布局，模拟电路和数字电路应该有不同的空间布局。

2. 根据电路信号过程来排列功能电路单元，使信号流保持一致方向。

3、以各功能电路单元的核心元件为中心，其他元件围绕其布置。

4、尽量缩短高频分量之间的连线，尽量减少它们的分布参数。

5. 易受干扰的元件不要太靠近，输入和输出元件要远离。

信号完整性PCB如何设计

PCB布线设计

所有信号线在PCB布线前都要进行分类。 首先是时钟线，敏感信号线，然后是高速信号线，为了保证这种信号通过的孔足够多，分布参数特性好，然后一般不重要的信号线。

不兼容的信号线应相互远离，不要平行布线，如数字与模拟、高速与低速、大电流与小电流、高压与低压等。 不同层的信号线应垂直走线，以减少串扰。 信号线的排列最好按照信号的流向排列。 电路的输出信号线不应折回到输入信号线区域。 高速信号线应尽量短，以免干扰其他信号线。 在双面板上，必要时可在高速信号线的两侧加隔离地线。 多层板上的所有高速时钟线都应根据时钟线的长度进行屏蔽。

接线的一般原则是：

1.尽量选择低密度布线设计，尽量与信号线的粗细一致，有利于阻抗匹配。 对于射频电路，信号线方向、宽度和线间距设计不合理可能会造成信号传输线之间的交叉干扰。

2、尽量避免相邻的输入输出线和长距离平行布线。 为了减少平行信号线的串扰，可以增加信号线之间的间距，或者在信号线之间插入隔离带。

3、PCB上的线宽要均匀，不能出现线宽突变。 PCB布线弯头不宜采用90度角，应采用圆弧或135度角，尽量保持线路阻抗的连续性。

4. 最小化电流回路的面积。 载流电路的外部辐射强度与通过的电流、环路面积和信号频率的平方成正比。 减小电流回路面积可以减少PCB的电磁干扰。

5、尽量减少导线的长度，增加导线的宽度，有利于降低导线的阻抗。

6、对于开关控制信号，尽量减少同时改变状态的SIGNAL PCB布线的数量。