敏感电路防护布线规则

电子系统设计中，敏感电路（如模拟信号、高频时钟、复位控制等）的布线质量直接影响系统稳定性与抗干扰能力。合理的布线规则需兼顾电磁兼容性（EMC）、信号完整性（SI）及电源完整性（PI），以下从布局、布线、屏蔽三方面总结关键策略。

一、布局设计：物理隔离与功能分区

1. 敏感区域集中化
   将模拟电路、时钟模块、复位电路等敏感单元集中布置于PCB中央区域，远离接口、开关电源等噪声源。若存在多层级电路（如数字与模拟混合），需通过物理隔离带（如地平面分割）形成独立功能区，隔离带宽度建议≥20mil。

2. 关键信号路径最短化
   敏感信号线（如ADC采样线、晶振输出）应遵循最短路径原则，减少迂回与过孔。例如，晶振至MCU的走线长度需控制在12mm以内，且两侧用接地过孔包围，抑制高频辐射。

3. 噪声源与敏感电路正交布局
   高频开关器件（如DC-DC转换器）与敏感电路呈90°正交排布，避免磁场耦合。功率回路区域需远离模拟地，防止共阻抗干扰。

二、布线策略：阻抗控制与耦合抑制

1. 差分信号等长匹配
   高速差分对（如LVDS、USB）需严格等长（误差≤5mil），线间距为线宽的2-3倍（3W原则）。若需过孔，应成对对称布置，避免引入阻抗突变。

2. 单点接地与多点接地结合
   低频模拟电路采用单点接地（星型拓扑），高频部分采用多点接地（过孔密集连接至平面）。接地层需避免分割，若必须分割，需在过渡区域添加1nF电容实现高频回流。

3. 敏感线与干扰线垂直交叉
   当模拟信号线与数字信号线必须交叉时，采用垂直交叉方式，并在交叉点下方布置地平面隔离。若为多层板，优先选择中间层走敏感线，上下层为完整地平面。

三、屏蔽与防护：电磁泄漏阻断

1. 包地处理与屏蔽过孔
   敏感信号线两侧设置连续接地的“护卫地线”，地线宽度≥2倍信号线宽。每500mil添加一个接地过孔，形成电磁屏蔽笼。例如，时钟信号线两侧地线间距≤3H（H为线距平面高度）。

2. 屏蔽线与共模扼流圈应用
   外部接口敏感信号（如CAN、RS485）采用双层屏蔽线，内层屏蔽单端接地，外层屏蔽两端接地。在PCB入口处加装共模扼流圈（CMC），抑制共模噪声传导。

3. 滤波器件布局优化
   EMI滤波器（如TVS、磁珠）靠近接口放置，输入/输出端走线间距≥3倍线宽。滤波电路下方禁止布设敏感信号线，必要时添加屏蔽罩或接地铜箔隔离。

四、特殊场景处理

1. 晶振与高频电路防护
   晶振电路周围铺设完整地平面，禁止走线穿透。匹配电容需紧邻晶振引脚，且电容至地路径最短。晶振外壳通过过孔与地平面连接，抑制辐射。

2. 复位与控制信号保护
   复位（NRST）信号线远离板边（≥1000mil），两侧包地并添加0.1μF去耦电容。控制信号（如EN、CS）采用“包地+屏蔽过孔”组合，避免受数字噪声干扰。

3. 电源与地平面完整性
   电源层内缩20H（H为层间距），关键区域（如MCU供电）添加0.1μF和10μF电容并联。地平面禁止开槽，若必须开槽，需在槽两侧布置地过孔桥接。

敏感电路防护的核心在于干扰隔离、路径优化与能量泄放。通过功能分区、差分匹配、屏蔽包地等手段，可显著降低串扰与辐射风险。实际设计中需结合仿真工具（如SIwave、HyperLynx）验证关键路径，动态调整布线策略。