硬件系统工程师宝典（45）-----电源、时钟电路布局小技巧

各位同学大家好，欢迎继续做客电子工程学习圈，今天我们继续来讲这本书，硬件系统工程师宝典。

上篇我们说到了高速差分信号在PCB布线时需要注意相位匹配以及常用的相位补偿的方法。今天来说说常用的电源、时钟电路的布局和布线。

一、LDO线性稳压电源

LDO线性稳压电源是电路设计中常用的电源转化模块，只能用于降压，一般工作在电流小于2A的应用中，LDO具有成本低、电路简单、纹波小的特点。对于LDO电路设计需要注意什么？

1.散热过孔的处理

当布局的元器件体积较大，芯片引脚之间有较大的面积，一般会在芯片的底部打连接到GND的散热过孔且做阻焊开窗处理；当芯片占据空间较小时，一般会在散热焊盘的周围打连接到GND的散热过孔。

2.载流及输入/输出过孔的处理

输入有过孔时，过孔需在滤波电容之前，输出有过孔时，需在滤波电容之后，以保证滤波效果；GND引脚的过孔应该就近放置在滤波电容的接地引脚附近；LDO输入端滤波电容放置的过孔数量应与LDO输出端滤波电容放置的过孔数量、LDO芯片GND引脚放置的过孔数量一样；LDO GND主回路应保持足够宽的铜皮与GND引脚相连

3.滤波电容布局位置的处理

LDO稳压电源输入输出引脚的电容应按先大后小的原则靠近电源芯片的输入和输出引脚布局。根据LDO布局、布线要求，对LDO的电路布局、布线如下图所示：

对LDO的电路布局布线示例

二、DC/DC电路

DC/DC开关电源模块以控制IC为核心进行DC/DC电路设计，IC的Datasheet中都有推荐的布局、布线相关介绍，如下图所示为TPS54550的PCB Layout参考

TPS54550的PCB Layout参考

开关电源的总体要遵循一字形布局，如下图所示，即输入输出在一条直线上，保证电源流通路径的顺畅，减少噪声。另外，关键滤波器的放置要合理，即电源输入要经过滤波电容进入IC并紧靠引脚，电源输出要在滤波电容之后等。

开关电源的总体一字形布局

开关电源模块内部的信号互连线都需要加粗处理，一般加粗到10mil且小于焊盘的宽度；开关电源IC及其电感下方不能布信号线，也不要敷铜；开关电源的散热焊盘需要打散热过孔并阻焊开窗。

另外，DC/DC开关电源的Sense路径要远离干扰源，走线连接在输出滤波电容之后。控制电路的模拟地要与大电流地分开并通过远端单点接地的方式在远端接地。控制电路的采样电阻要放置在输出滤波与比较电路的中间，尽量靠近芯片的引脚，靠近比较电路。

三、无源晶体电路

无源晶体电路由无源晶体、两个小的起振电容（22pF/33pF）组成，如下图所示。该电路的布局应注意尽可能靠近芯片放置，晶体信号要先过电容再到芯片，两根信号线按类似差分线处理，线宽一般为10mil。

晶体的器件面需敷地铜，加地过孔，晶体下方不要过信号线。当晶体频率在20MHz以上，会在两信号之间加一个匹配电阻（一般为1MΩ），电阻放在电容之后。

无源晶体电路的布局

四、有源晶振电路

有源晶振电路由一个有源晶振、一个匹配电阻（一般为33欧）、一个小电容（0.1uF）、一个大电容（10uF）和一个磁珠组成，其中两个电容与磁珠组成一个“π”滤波电路。布局如下图所示：

有源晶振电路的布局

整个电路布局尽量靠近晶振放置，晶振的器件面需敷地铜，加地过孔，晶振下方不要有其他信号穿过。

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