1、原理图制图规范

原理图制图规范如下表所示：

详细说明如下所示：

1、原理图必须使用公司统一原理图库 

在原理图设计中，必须采用公司统一原理图库，以保证设计的一致性和打包后封装、料单等结果的一致性。不使用公司统一原理图库造成的连接、封装错误个人承担责任。

注意使 cds.lib 中的路径指向库服务器 eda-svr1 的路径。库服务器每天会和公司统一库服务器同步 2 次确保最新。

在改版设计中尤其要注意这个问题，因为打包时会将部分库备份到本地，可能造成本地库和公司库不一致。

对于历史遗留的未采用统一图库的设计，可以豁免此项检查。但是如果经历改版，必须将原理图库切换至公司统一库，以保证料单的正确性和后续的可维护性。

2、原理图应采用0.100栅格

该栅格设置为一般器件库管脚间距的设置，采用非标准设置的栅格可能会导致其他人员重用原理图时无法对齐。

3、图框大小

部门要求，除非器件符号太大无法在图面内放置，一律采用 A4 幅面的图框进行设计。部门一般均采用 A4 幅面进行打印，在 A3 幅面上绘制的原理图在 A4 幅面纸页上打印后字符无法分辨，难以进行走查、评审。故规定无特殊需要一律采用 A4 幅面图框进行设计。

4、图框上填写的内容和页码、总页数等信息应以用户变量（Customer Text）进行标注

采用用户变量方式标注，可以每页的内容一致，避免出错。如果因为填写错误修改，也只需修改一处即可完成整个原理图的修订，故要求所有原理图的图框信息应采用用户变量进行标注。

5、每一页左下角标注功能注释和修改日期

如下图所示，采用普通文本标注功能，采用 CON_LAST_MODIFIED 变量标注最后修改日期标注日期。

6、原理图必须署名，多人设计原理图应在相应页码署各自的姓名，封面署单板负责人的姓名

如果一份原理图由多人完成，每个人完成其中一个部分，应在定义环境变量时定义多个环境变量，如 ADRAWN1，ADRAWN2……以此类推。在分配任务时事先约定，在各自完成的部分分开填写相应的用户变量，实现分开署名。封面页的署名为单板负责人的署名。

7、原理图上所有的文字方向应该统一，文字的上方应该朝向原理图的上方（正放文字）或左方放文字

8、原理图上的各种标注应清晰，不允许文字重叠

原理图上包括网络名、位好、器件管脚号等各中字符都不允许重叠下面是不符合规范的例子 ：

9、去耦电容的放置  

去耦电容分为两种：局部去耦和全局去耦。局部去耦目的很明确的布置在芯片附近，为芯片和附近的信号提供信号回流路径和电源去耦。全局电容布置于板上各处。

将去耦电容和器件在原理图上靠近放置，可以有针对性、有计划地添加局部去耦，在布局时应该注意将相应位号的电容摆放在需要去耦的芯片附近。全局去耦电容主要分布在单板上没有去耦电容的部分，以及换层过孔的附近，提供信号回流通路。

10、差分线命名

差分线推荐使用+/-结尾，便于在辨认网络，在布线时添加合适的约束以及信号完整性分析。因为事业部 3G 规范命名中出现信号命名以单板名称为后缀，差分线+/-符号放在中间的情况，为了兼容本规范允许+/-号放在中间。

无特殊情况推荐将+/-符号放在信号名最后。

11、时钟信号的命名

为了方便信号完整性分析和布线约束制定，并保证不引起歧义，时钟信号必须以规定的 CLK 后缀结束。其他信号，例如时钟使能信号等，一律禁止以该信号命名后缀结束。时钟信号命名还应体现出时钟频率。根据绘图者的习惯，可以体现出时钟的流向、用途、来源等信息。

例如：FPGA1_8K_CLK，FPGA2_33M_CLK，OIB0_52CHIP_TCLK 都是符合规范的命名。

12、串联端接网络的绘制和命名

对于源端端接网络，正确的画法应该是将串阻直接画在驱动器件的输出端，串阻和驱动器件之间的网络可以不进行命名，串阻之后的网络进行命名。如下图所示为一个正确的范例。

如果将串阻放在接收端，或者在串阻之前的信号进行命名，串阻之后的信号不进行命名，都会使得布线的分析和检查困难，甚至会造成串阻被放置在接收端而未被查出的结果，导致信号完整性较差。如下图是不正确的范例：

13、电源及有特殊要求的网络命名  

对于电源网络和有特殊要求的网络（例如阻抗控制，电流较大，布线层、过孔数有限制等），必须加以命名，这样在 PCB 进行布线布局时，就可以对相应网络进行特定的约束和检查，确保布线满足设计要求。

对于单板接口电源信号，应该和系统设计保持一致，不强制规范添加 VCC 前缀。但是《PCB 设计说明》中必须明确申明，确保布线符合设计实际需要。

对于一些器件（例如时钟驱动器、锁相环等），其电源单独通过磁珠等进行滤波，往往忘记添加网络标号直接相连，或者添加普通的网络标号。这样的结果很可能导致该网络未按照电源进行布线，走线较细或者走较长线，带来性能上的降低。

14、原理图库多部分构成的器件打包问题

一些器件因为管脚很多，在原理图库中被分成了几个部分，例如部分背板连接器、FPGA、CPU 等。这些器件在绘图过程中很可能被放置在不同的页上。

在打包过程中，很可能出现一个器件的不同部分被分以不同的位号，成为多个器件；以及多个器件位号相互交错的问题。

一般避免此问题有如下方法：

• 对同一个器件的不同部分，设置属性“Group”，定义为同一个组名（例如“FPGA1”）；
• 设置位号硬属性“Location”后打包。（反标产生的为“$Location”软属性。）

以上两种方法不能同时使用，否则会出现错误信息（参见 Package XL 手册）。 一般情况下，为了避免打包时或者修改属性时出现其他问题，兼顾模块设计的需要，我们不推荐使 用“Location”指定硬属性的方法解决此问题，建议定义“Group”属性。

15、Alias 符号的使用

我们有时使用 Alias 来连接网络，以实现同一个物理网络，需要不同名称的场合。例如对于一个网络信号名定义为 PLUG-S，实际和 GNDD 相连，就可以使用 Alias 进行连接，不会发生错误。

使用 Alias 连接的网络，必须使用网络标号的方式进行连接，不能使用连线(wire)进行连接，否则会导致连接失败。

正确的画法为：

错误的画法为：

 两种连接方式看起来完全一样，但是实际上第二种方式在打包时不能形成正确的连接。  

16、禁止使用SIZE 属性放置多个器件

采用定义 SIZE 属性放置多个相同连接关系器件的方法，例如去耦电容、MARK 点等。

采用此种方法虽然方便了原理图绘制，但是导致位号难以控制的问题。当布局布线要求需要调整数量时，很可能出现调整掉已经布局好位号等问题，所以本部门规定，禁止使用 SIZE 放置多个相同连接关系的器件。

17、Offpage/offpg 符号的调用

Offpage 符号在原理图库中一共有六种，如下图所示：

这六种符号分别表示出了输入、输出和双向信号从左右两个方向进入页面。垂直的出页符由水平的出页符翻转实现。需要注意的是出页符在使用中不能通过镜像、翻转的方式作为相反方向的出页符使用，例如将左侧入页符 1 翻转、镜像后作为右侧入页符 4 使用，否则会出现文字位置、方向错误的现象。

18、器件管脚上的引线，应引出后再分叉 ，不得直接在器件管脚上分叉

在绘图时，如果遇到 T 型的网络，必须将远见引脚引出后连接，不得直接在器件管脚连出分叉， 如下图所示。

采用上图中左侧的方式，在原理图打印后，无法确认网络连接。故不推荐使用。

19、关于单节点网络和浮空管脚的检查

在设计中出现单节点和浮空管脚是很正常的事情，例如单板静电泄放模块中有很多单节点。本条目要求的是对所有的单节点和未连接管脚进行确认，确保没有漏接网络或者遗留未处理的CMOS 输入管脚、器件控制管脚器件控制管脚。

20、采用Cadence提供的工具对原理图和PCB的网表一致性进行检查
 

2、电路设计

2.1、通用要求

通用要求规范如下表所示：

详细说明如下所示：

1、器件接口电平匹配

器件接口之间的电平应该匹配，尤其要注意不同电压/电平类型逻辑进行接口的场合。

例如我们常用的 LVTTL 信号输入低电平阈值和高电平阈值分别为 0.8V 和 2.0V。虽然器件实际反转电平处于 0.8~2.0V 中间的某一个电压，但是设计必须保障输入电平不会处于两个阈值之间。

对于差分线，要考虑逻辑的共模电压和差分电压范围是否都能够满足要求。 在不同标准、不同电压的逻辑电平进行接口时，尤其要注意这个问题，并避免器件工作在安全工作范围之外。

例如某单板中曾使用 3.3V 的 PCI 时钟驱动器 CDCV304 分发射频时钟，时钟来源于 1 颗 5V 的压控晶体振荡（VCXO），该振荡器为 CMOS 输出。VCXO 的输出电压范围超出了 CDCV304 输入的电压范围，长期工作可能对 CDCV304 的钳位电路或 VCXO 的驱动电路造成损伤。

随着工艺的进步，线宽减小，很多逻辑器件的内置保护电路变得非常脆弱，不能长期承受过应力，器件对过冲等指标也提出了要求。在设计中应予以甄别。

2、PECL-LVPECL 接口

PECL 信号电源电压为 5V，在和 LVPECL 接收器进行接口时直流偏置工作点不满足要求。对于数据流经过直流编码的应用，可以采用交流耦合方式，即在信号线上串联电容隔断直流，两边分别采用上下拉电阻设置工作点。交流耦合电容如直接对单板外部接口，则存在对对方单板输入器件的 ESD 损伤隐患。采用上面提到的，在耦合电容另外一边对地接大电阻防止静电积累是可以的，但要考虑对信号的影响，所以需要对改电路进行实际验证才可以下结论。

对于必须采用直流接口的场合，应采用公司的 3 电阻端接参考设计。电路原理图如下图所示：

3、单板对外接口器件选型必须能够满热拔插要求

在单板对外接口器件选型时，应确保器件可以经受热拔插。对于普通逻辑电平器件，应考虑采用支 持 OE 控制、Ioff、PU3S 的器件。

对于其他器件也应充分考虑器件在电源为 0 的情况下，是否会导致器件损坏、信号线被拉死情况，当单板上电且输入悬空的情况下，是否会出现输出乱码或错误电平、器件损坏等情况，并进行相应处理。

4、对电源有二极管钳位保护的器件

当器件内部存在对电源钳位的二极管时，输入电压高于电源电压（或者在热拔插场合电源电压被关闭、还没有启动），则输入电压会被二极管钳制，对其他信号造成影响，并很可能造成驱动器件或者钳位二极管的过应力损坏。

如果器件的电源没有吸纳电流的能力，且该电源本身电流很小，则输入有可能通过钳位二极管拉高电源电压，造成局部电源过压，对器件造成损坏。

5、差分信号应考虑Failsafe 功能

差分线的 Failsafe 功能包括当驱动器断电，接收器断电，驱动器未连接，差分线开路，差分线短路（或者通过匹配电阻连接）等状况下，器件不应该损坏。更高的要求是当因为上述各种原因，差分线处在中间电平时，接收器应该输出一个固定的状态。接收器输出乱码很可能导致器件的时序不满足要求而 导致状态机跑飞等故障。

我们的 3G 系统中大量使用 MLVDS 器件发放时钟，可以参考 TI 公司 SLLD009 等文档了解 MLVDS器件的 Failsafe 功能。I 型 MLVDS 器件在我们系统应用中，在无驱动状态下会因为干扰而输出乱码，采用 II 型器件可以解决；我们系统中的 RS-485 器件，当接收端接有端接电阻且无驱动的情况下，输出低电平，造成 UART 接收到错误的码，需要进行上拉或下拉处理。

我们系统中 RS-485 总线的处理也是考虑到 Failsafe 功能和器件驱动能力之后综合考虑的结果。

6、了解 CMOS 器件的闩锁现象，选用不易发生闩锁的器件

CMOS 器件的闩锁（Latch-up）现象是由 CMOS 工艺结构所造成的。CMOS 器件在生产过程中，会寄生 PNPN 结构，相当于一个 SCR（Silicon Controlled Rectifier）。当因为电源电压异常、输入电压/输出电压高于电源或者低于地、ESD 放电等情况出现时，就有可能触发闩锁。 当闩锁发生时，器件内部的寄生 SCR 被触发，形成从电源到地的电流直通通路，产生大量热导致 器件烧毁。

一般触发源消失后闩锁仍然保持，只有断电能够退出闩锁状态。为了降低器件发生闩锁的概率，我们在设计中应该理解并选择不易发生闩锁的器件。在一些器件手册上会说明，闩锁性能满足 JESD78 规定的某一级要求，均可作为参考。

• 信号完整性问题。即使是很短的导线，也必须作为传输线处理，进行恰当的端接，否则就会发生振铃、过冲。这不仅仅和频率相关，频率很低而切换速度很高的器件也必须考虑！
• 切换速率的提高使得电源完整性劣化，需要更多的考虑电源系统的设计。
• 有可能造成成本的上升。例如曾经采购 EP20K160EFC484 型 FPGA，快一个等级的器件价格上要高出数百元人民币。
• 更多的 EMC 问题。
• 设计时序要求更加严格。
• 功耗更大，为系统散热带来挑战。

当不必要的时候，我们可以尽量选用便宜、满足要求的慢速器件。

9、模块电路、通用电路和参考设计

设计的重用可以大大简化设计工作，提高设计效率，提高工作质量。公司内部统一使用相同功能电路还能够减少器件选型种类，降低管理成本，并通过扩大单一器件采购量的方式降低采购成本。

模块电路/参考设计一般都由相关领域经验丰富的员工开发，经过了较多的应用验证和严格的设计评审，电路成熟，可靠性较高。没有特殊的情况，能够采用模块电路实现功能者一律要求使用模块电路。 如果认为模块电路在成本上不具优势，或者模块电路存在设计问题，应提请模块电路进行修正，不要私自重新设计电路。

10、产品设计约定

对于部分尚未来得及模块化、通用电路化的电路，以及只和产品相关的电路设计、器件选型，部门在产品开发的特定阶段会针对产品进行约定。例如在 3G 系统中选定了部分器件作为公用器件，约束了接口逻辑器件的上拉或下拉方式，规定了 0.1uF 去耦电容的选取等。这些约束在产品范围内和模块电路、通用电路等有同等效力，必须遵守。

11、同一物料代码下多种器件的使用

为了降低采购成本，并避免因为供应商出现商务纠纷、财务问题、质量问题等导致公司生产受到影响，一般的物料都会要求有两家以上的供应商可以供货。物料代码的初次申请往往是为特定应用场合考虑，所以两种物料很可能各种参数不完全兼容。对同一代码物料的采购，是综合价格、供货能力等各项因素考虑的结果，

例如某应用需要 3.3V 工作 100MHz 的视频模拟开关，为两种物料申请了代码，一种的工作电压为3.3V，另外一种可以工作在 3.3V 或者 5V 的环境下。当设计进行器件选型时，必须要求对一个代码下所有的物料都进行分析，确保可用。在调试和试生产过程中对各种物料单独使用、混合使用等各种情况进行试验，确保设计工作正常。

12、单板上所有有复位管脚的芯片，要求复位管脚软件可控

UART、专用芯片很多都有专用的复位管脚，FPGA 在设计中一般也会设计复位管脚用来对全片进行复位。这些管脚应该软件可控，以保证当单板一部分工作不正常的时候，可以通过软件对该部分复位，不需要复位整块单板。

例如某接口单板，有多片 FPGA 存在。如果部分 FPGA 已经下载并开始工作，而其他没有正常工作时，会导致系统输出一些错误的数据。通过让已下载的 FPGA 处于复位状态可以避免这个问题。如果软件不能控制 FPGA 的复位端，系统将无法正常工作。例如某单板上 FLASH 的复位引脚连接到上电复位信号上，如果写 FLASH 过程中程序跑飞或被后台复位，则 FLASH 不能再次写入，必须前台断电复位才能正常工作。

13、初次设计 CPU、DSP和 ASIC 的配置管脚的上拉或下拉状态尽量设计成可调

在初次设计中，设计者对 CPU、DSP、ASIC 等器件的实际应用情况并不了解，完全依赖于器件厂 商提供的器件手册，配置管脚的上拉或下拉状态很容易设计错误。对于很多专用的集成电路，其工艺、 硅片版本也都处于升级之中，数据手册经常会存在错误。

在初次设计中，将 CPU、DSP、ASIC 等器件的配置管脚设置为可调，可以通过选焊电阻的方法避免飞线，提高一次成功率。

14、器件手册，更正历史和勘误表

器件厂商在开发器件的过程中，不可避免的会出现错误。有些错误是因为设计问题引起的，有些问题是因为硅片工艺问题引起的。器件手册本身在编写过程中，也会出现一些遗漏和错误。因此，器件厂商会对器件手册进行升级，或发布器件手册的勘误表（Errata）。

例如某型号 DSP 器件，对器件手册的勘误表有多次升级，说明了在芯片当前版本中的各种问题，了解这些问题可以避免在设计中重复已经发现的错误。再例如 SPARTAN 3 型 FPGA，2003 年的厂商的器件手册和 2004 从网上下载的器件手册在一些说明中存在差异。

15、对于设计中的可配置部分（包括为调试设计而最终不安装的部分），必须注明本板在线运行和调试使用的所有配置方式

单板上经常会设计可配置的方式，例如初版未确定配置方式而设计的上拉或下拉、为了器件兼容设计的上下拉电阻和 0 欧姆跳线电阻、为了同一块 PCB 实现不同配置设计的可调部分，为避免风险而设计多种器件方案，最终只采用 1 种的情况、为了调试方便设计的一些跳线和上下拉等。

当这些情况出现时，原理图上会存在多种方案，最终设计在料单上体现。这样会给阅读、走查等带来很大的困难。

所以我们规定，可配置部分必须在器件旁边注明配置方式。

2.2、逻辑器件应用

逻辑器件应用规范如下表所示：

详细说明如下所示： 

1、未用 CMOS/BICMOS 器件管脚不得悬空，需要通过电阻接电源或者接地

CMOS 器件的输入端一般为一对互补的 MOSFET 的栅极。MOSFET 的栅极一般是在一层非常薄的硅氧 化物绝缘层上制造的，具有非常高的电阻和一个 小电容。当悬空时，管脚上微弱的感应电荷很难释放，就会在栅极上建立很高的电压，导致栅氧 化物击穿而损坏器件。ESD 防护二极管的可以防 止避免器件损坏，但是我们要求采用电阻降低输入端阻抗，实现可靠的设计。

上图左边连接方式在布局时，必须注意两个电阻都必须靠近驱动器输入端放置，在右边的连接方式中，串联电阻必须靠近驱动器输入端防止，而下拉电阻放置位置没有特殊的要求，可以靠近连接器或者驱动器放置，放置时需要注意不造成传输线明显的不连续点。

有一些情况是例外，不能采用下拉电阻：槽位号，插板到位指示，各种背板的 ID 号设置。因为背板无源，所以这些信号在背板上只能采用悬空和接地的方式进行设置，这样单板上只能采用上拉电阻， 当背板信号线为悬空时，输入‘1’，当背板接地时，输入‘0’。

2.3、时钟设计

时钟设计规范如下表所示：

详细说明如下所示： 

1、时钟芯片的电源处理

时钟芯片的电源处理直接关系到系统时钟的性能和 EMI 指标。

对于时钟驱动器而言，比较好的方法是直接通过过孔就近将电源和地连接到平面上去，充分利用平面电容和电源去耦提供良好的电源。但是这样做的同时，将时钟驱动器这一强脉冲电流源引入全板供电系统，进而可能导致整个单板的 EMI 指标恶化。

所以我们一般采取折中的方法，对于输出管脚较多的时钟芯片，其电源滤波采用一颗磁珠（推荐选用 120 欧姆@100M，BLM31P121SGPT，根据系统 EMC 实际情况可以调整），磁珠后应接 10uF 钽电解电容，0.1uF 陶瓷电容和 1000pF 陶瓷电容提供较宽频段内的低阻抗。

多电源管脚时钟驱动器件每对电源地管脚之间的电源去耦可以照常进行。建议在器件下方铺设一块铜皮作为电源，减低电源回路的电感。

2、单板50MHz以上时钟驱动器件未用管脚，通过75欧姆电阻接平面

单板时钟驱动器当输出悬空时，有可能会引起辐射的增强（目前少见实际案例）。添加 75 欧姆电阻到地可以减少输出管脚电流高频谐波分量。对悬空管脚处放置电流探头进行仿真的结果发现部分频率谐波会有所增强，部分频率（500MHz 以上）谐波成分减少。对电源的冲击是否有改善尚待验证。

3、驱动器未用管脚接平面电阻，推荐使用分立电阻

驱动器未用管脚的接平面电阻，因为涉及功耗和 EMI 等多种问题，实际应用中可能焊接也可能不焊接。我们期望能够添加尽量少的电阻，以减少电路工作时的功耗。为了能够灵活处理各种状况，建议使用分立电阻，不推荐使用排阻对未用管脚进行处理。

4、时钟信号网络的端接

时钟信号在系统中至关重要，时钟网络往往是 EMI 的主要源头，所以时钟信号的网络必须恰当的规划拓扑并进行恰当的端接，确保信号质量，减少 EMI。

时钟信号最常用的拓扑和端接方式为点对点传输，源端端接。我们推荐采用这种方式我们推荐采用这种方式。这种方式实现简单，端接恰当就可以在接收端得到一个非常好的波形。该拓扑如下图所示，其中电阻阻值推荐根据仿真和测试结果确定。

对于一个驱动器必须驱动多个负载的情况，当负载离得很近时，可以作为一个负载处理，如下图所示。使用这样的拓扑，必须进行仿真验证，确保接收端不会出现上升沿不单调等信号完整性问题。这个方案和下面的各种两个负载的方案相比，类似于点对点的传送，更加容易保证信号质量。

对点到点时钟还有采用如下图的 T 型源端端接方式。该端接方式会使得接收端的波形变缓，在对时钟边沿上升时间最小值有要求的场合（例如器件要求 Tr>3nS），可以使用该电路延缓上升沿。 在时钟上升沿减缓的同时，发送端的负载可能变重，发送端瞬态电流增大。因为发送端增大的电流环路较小，而整个时钟传输路径环路较大，所以信号上升沿变缓从总体看来能够改善信号完整性问题和 EMI 问题。

该方案需要 3 个器件实现端接，比较麻烦，在初版中一般不需要采用。如果采用一个电阻的源端端接方式单板出现 EMI 超标，试验验证在超标的时钟网络上采用此方案能够解决 EMI 问题时，可采用此方案。该方法应通过仿真和试验确定电阻和电容的参数。

另外还有下面的一些一驱二端接方式。

当两负载完全相同，走线完全等延迟时，可以采用下面的端接方式。为了能够得到一个良好的一次波翻转源端电阻的选取一定要小。如果负载相同，且走线相同，分叉上的反射波会同时到达源端，并且重新向两个分叉上反射。在两个接收端上，都会有多次反射波出现。如果两个分叉上有轻微的差异，则可能会产生强烈的不衰减振荡。所以这个拓扑不推荐使用。

 

当两负载不同，走线等长时可以采取如下的拓扑。这个拓扑比较起上面的拓扑要好得多，当两个分叉不对称时仍旧可以工作，只是出现一些反射和振铃现象。在单片机模块电路中，我们采用了这种拓扑。一般我们也认为在不得不驱动两个距离较远负载的情况下，可以选择这种拓扑。这种拓扑当两个分叉对称性很差时，也可能出现一些反射造成的毛刺等，建议通过仿真选择器件参数。

两个负载可以不同，走线基本等长。三个电阻要求放在一起，离驱动端的距离控制在 0.25nS 之内，可以采用下面的拓扑。直接连接在驱动器上的端接电阻相当于在上面一个拓扑中增大了驱动器的内阻， 后面的两个电阻相当于上面图中的端接电阻减小。在这个拓扑中信号会反射产生多个台阶，要选择合适的电阻确保一次波翻转。该拓扑要必须进行仿真后才可以使用。

再考虑时钟线减少高次谐波的情况，在中间结点接一个电容，和前面的源端端接方案添加电阻很类似。该方案要求经过仿真后使用。

 当需要驱动多个负载时，可以采用如下的菊花链拓扑。这个器件相当于一个终端端接方案。网络上每个点的分叉应该尽量减小，尽量均匀分布负载。必要时，各个负载上可以串联一个电阻，减少对整根传输线的影响。这样，多个相同负载均匀挂在传输线上相当于减少了传输线的阻抗，需要注意终端端接电阻的选取，正确的端接传输线。该方案必须经过仿真后才能使用。

 5、当接口标准或器件对时钟网络等布线有要求时，依照接口标准或器件要求执行

对于 DDR、QDR 等网络，对时钟网络的布线有严格的要求。一般我们可以依照器件或者接口标准规划网络的拓扑方案，确保器件的时序裕量和信号质量。

一般推荐对于信号质量，都进行信号完整性仿真再次确认。

6、锁相环串联使用，须注意不会引发谐振

锁相环是一个闭合控制回路，它在跟踪信号相位时，对部分频率成分敏感，部分频率成分不敏感。 其环路滤波器、VCO 和鉴相器几个部分的传递函数都可能存在零极点。此时整个锁相环的传递函数中 可能存在谐振点，即对某些频率分量的增益大于 1，该频率分量上的相噪将被放大。

如果多个锁相环串联使用，如果存在共同的谐振点，将会导致输出的时钟信号该频率上相噪大，所以在锁相环串联使用时，须避免谐振的产生。

这里要注意的是，零延迟缓冲器、倍频器等一般都有锁相环构成，都要受本条规则约束。

7、不推荐使用多通道输入时钟驱动器驱动不同时钟

采用多通道时钟驱动器驱动多路时钟，各路时钟之间会发生相互干扰。一方面是由于容性或者感性耦合，一方面是因为电源和地的扰动。

当一路时钟发生切换时，因为时钟缓冲器一般输出数量多，瞬态电流比较大，将会在地引脚或者电源引脚上产生压降（Vcc Sag 或者 Ground Bounce），造成芯片的参考电位波动。如果芯片在设计过程中接地不合理，那么一路时钟切换在电源引脚上产生的波动将可能导致其他时钟切换的不确定性，甚至导致毛刺。

为了避免此类情况的发生，我们一般不推荐采用多通道输入的时钟驱动器驱动不同时钟。

如果因为空间、成本等原因，必须采用多通道时钟驱动器，必须注意驱动器的接地信号处理，以及输出走线的布局，器件的接地管脚应该就近直接连接地平面，电源一般应该单独去耦并连接到电源，一定不能将所有管脚连接到一起之后通过同-一个过孔接到地或者电源，这样很容易引起问题。不同的时钟信号应相互避让，避免时钟之间互相干扰。

8、板间传输的时钟信号，上 单板后在时钟的输入端备用去回钩电容

时钟对边沿单调性有要求，在板间传输的信号，当网络拓扑复杂的时候，可能出现回钩。如果对板内时钟质量没有把握时，也可以加备用去回钩电容。该电容过滤了小的毛刺，但是也增加了传输线末端的容性负载，所以需要经过试验确定是否需要添加。 示例如下所示：

 如果在样板测试时，发现进板的差分信号质量不好，可以使用去回钩电容。 例如 PECL 器件质量故障，如果在样板测试时发现 PECL 信号质量差，使用了该电容过滤回钩，问题可以化解。

必须注意的是，我们应该在系统设计中通过良好的拓扑设计、对批次不良器件进行筛选来确保信号质量良好，而不应依赖备用的电容解决设计和器件质量问题。这个电容的设置只是为了应对不时之需，不能代替拓扑设计和信号系统级完整性分析。

9、子卡与母板间传输的时钟，应保证子卡不在位时，时钟输入不悬空，时钟的输出有匹配

驱动在母板时，采用源端串阻匹配；驱动在子卡时，采用终端电阻匹配，或者在子卡上采用远端匹配，在母板上通过上拉或下拉电阻确保当子卡不插时接收端不会悬空。

2.4、保护器件应用

保护器件应用规范如下表所示：

详细说明如下所示： 

1、TVS 器件的应用

TVS 器件即 Transient Voltage Suppressor，是专门设计用来吸收信号线或者电源上出现的瞬态过压的器件。

选用 TVS 器件前，应对它的参数有所了解，这些参数主要有：

• 击穿电压 VBR：指器件在发生击穿的区域内，在规定的试验电流条件下所测得的器件两端的电压值。

2.5、可编程逻辑器件

可编程逻辑器件规范如下表所示：

详细说明如下所示： 

1、逻辑资源的利用率

逻辑资源的利用率应该保存在 50%~80%之间。资源包括内置的 RAM、乘法器或者 DSP 资源、逻辑资源（包括组合逻辑和寄存器、布线资源）、IO 资源等。对于能够精确估计使用情况的资源，如乘法器或 DSP 单元，占用率允许到达 100%。对于低于 50%则推荐采用低容量器件降低成本，高于 80%则推荐采用更大的器件，避免出现修正错误、功能升级后无法完成布线或者不能保证性能的情况出现。

一般说来，在新板设计中，为了保证未来维护升级的方便，应保证资源有一定裕量；在改版设计中，如果逻辑已经稳定，资源相对固定，允许资源占用率更高一些。如果因为逻辑功能简单，已经选择选型范围内容量最小的 FPGA，或者考虑芯片通用性好，公司使用量较大，导致该型号逻辑器件价格低廉时，允许在资源利用率较低的情况下选择该器件。

2、可编程逻辑器件的输入时钟至少有一个本地时钟

2.6、电源设计

电源设计规范如下表所示：

详细说明如下所示： 

1、热拔插系统必须使用电源缓启动设计

热拔插系统在单板插入瞬间，单板上的电容开始充电。因为电容两端的电压不能突变，会导致整个系统的电压瞬间跌落。同时因为电源阻抗很低，充电电流会非常大，快速的充电会对系统中的电容产生冲击，易导致钽电容失效。

如果系统中采用保险丝进行过流保护，瞬态电流有可能导致保险丝熔断，而选择大电流的保险丝会使得在系统电流异常时可能熔断，起不到保护作用。

所以，在热拔插系统中电源必须采用缓启动设计，限制启动电流，避免瞬态电流过大对系统工作和器件可靠性产生影响。

2、在压差较大或者电流较大的降压电源设计中，建议采用开关电源，避免使用LDO作为电源

采用线性电源（包括 LDO）可以得到较低的噪声，而且因为使用简单，成本低，所以在单板上应用较多。FPGA 内核电源、某单板上射频时钟部分的电源等都使用线性电源从更高电压的电源上调整得到。

线性电源的基本原理如图所示。输出电压经过采样后和参考电源（由晶体管带隙参考源或者齐纳二极管提供）进行减法运算，差值经过放大后 控 制 推 动 管 上 的 电 压 降Vdropout=Voutput-Vinput，使得当 Vinput 变化或者负载电流变化导致 Voutput 变化时，通过 Vdropout 的变化保证 Voutput 的稳定。

由下图中可见，负载电流全部流过调整管，而输入电压和输出电压之间的差异全部都加在调整管上。调整管上耗散的功率为 Vdropout*I。当电压差较大时，或者负载电流较大时，稳压器将承受较大的功率耗散。

3、LDO输出端滤波电容选取时注意参照手册要求的最小电容、电容的ESR/ESL等要求确保电路稳定。推荐采用多个等值电容并联的方式，增加可靠性以及提高性能

LDO 输出电容为负载的变化提供瞬态电流，同时因为输出电容处于电压反馈调节回路之中，在部分 LDO 中，对该电容容量有要求以确保调节环路稳定。该电容容量不满足要求，LDO 可能发生振荡导致输出电压存在较大纹波。

多个电容并联，以及对大容量电解电容并联小容量的陶瓷电容，有利于减少 ESR 和 ESL，提高电路的高频性能，但是对于某些线性稳压电源，输出端电容的 ESR 太低，也可能会诱发环路稳定裕量下降甚至环路不稳定。 在设计中应该仔细依照手册的要求进行设计，保证电源稳定。

在某试验板中，采用 MIC39300-2.5BU 型LDO，输出电容为 20uF，不满足手册规定的 47uF保证环路稳定的最小值要求，导致 2.5V 电源发生振荡，存在较大纹波，如下图所示。 该试验板产生了高速 SERDES 芯片在光纤较短时自环正常，光纤较长时无法锁定数据的异常。增加输出电容后问题解决。

4、电源滤波可采用RC、LC、π型滤波。电源滤波建议优选磁珠，然后才是电感。同时电阻、电感和磁珠必须考虑其电阻产生的压降

对电源要求较高的场合以及需要将噪声隔离在局部区域的场合，可以采用无源滤波电路。在采用无源滤波电路时，推荐采用磁珠进行滤波。

磁珠和电感的主要区别是，电感的 Q 值较高，而磁珠在高频情况下呈阻性，不易发生谐振等现象。电感加工精度较高，而磁珠加工精度相对较低，成本也较便宜。在选择滤波器件时，优选磁珠。选择电阻和电容构成无谐振的一阶 RC 低通滤波器，但是该电路只能应用于电流很小的情况。负载电流将在电阻上形成压降，导致负载电压跌落。

无论是采用何种滤波器，都需要考虑负载电流在电感、磁珠或者电阻上的压降，确认滤波后的电压能够满足后级电路工作的要求。

5、大容量电容应并联小容量陶瓷贴片电容使用

大容量电容一般为电解电容，其体积较大，引脚较长，经常为卷绕式结构（钽电容为烧结的碳粉和二氧化锰）。这些电容的等效串联电感较大，导致这些电容的高频特性较差，谐振频率大约在几百 KHz到几 MHz 之间（参见 Sanyo 公司 OSCON 器件手册和 AVX 公司钽电容器件手册）。小容量的陶瓷贴片电容具有低的 ESL 和良好的频率特性，其谐振点一般能够到达数十至数百 MHz（参见参考文献《High-speed Digital Design》以及 AVX 等公司陶瓷电容器件手册），可以用于给高频信号提供低阻抗的

回流路径，滤除信号上的高频干扰成分。 因此，在应用大容量电容（电解电容）时，应在电容上并联小容量瓷片电容使用。

6、升压电源(BOOST)使用必须增加一个保险管以防止负载短路时，电源直通而导致整个单板工作掉电。保险的大小由模块的最大输出电流或者负载最大电流而定

升压电源（Boost）的基本拓扑如下图所示：

当 Q1 导通时两端电阻很小，电源电压加在 L两端，电能转化为磁场存储在 L 中，此时 D1 截止，避免 C0 上的电压向 Q1 流动。当 Q1 关断时， L 中的电流不能突变，电源和 L 一起通过 D1 向 C0 充电并向负载供电，得到一个高于输入电压的输出电压。

由图中拓扑可以看出，我们不能通过控制 Q1 的通断来切断输入和输出之间的通路或者控制输出电流。当输出电源短路时，输入电源（一般是单板主电源）通过 L 和 D1 直接短路到地。导致的结果将是L 或者 D1 烧毁且失效模式为开路。在 L 或者 D1 烧毁之前，单板电源处于短路状态，如果 L 和 D1 电流降额较大，可能导致单板电源保护而不能上电。

为了避免上述问题，建议为升压电源添加一个保险管防止负载短路，保险的大小依照模块的最大输出电流或者负载的最大电流而定。

7、电源要有防反接处理，输入电流超过3A,输入电源反接只允许损坏保险丝;低于或等于3A,输入电源反接不允许损坏任何器件

电源要有防反接处理，输入电流超过 3A，输入电源反接只允许损坏保险丝；低于或等于 3A,输入电源反接不允许损坏任何器件。

回路电流较大时，直流电源反接处理可以按照以下方法处理。原理图如下所示：

直流电源正常接入时，光耦D1由于输入二极管反偏置，所以输出C－E不能导通，这时并联的NMOS管将由于 G－S 电压的稳压至 12V，使 D-S 导通。这样电源回路将能顺利形成。电容 C1 是起到缓启动 作用的，这样可以起到防浪涌的目地。电阻 R6、二极管 VD3 构成电容 C1 的放电回路。当电源反接的时候，由于光耦输入二极管正偏置，输出 C-E 导通，使并联的 NMOS 管截止。这样回路就切断了，起到了防反接保护的作用。由于并联 NMOS 管的 RDS比较小，损耗小，比较适合于低压大电流的场合。

8、禁用磁饱和电路;禁止选用采用磁饱和电路的电源模块

禁用磁饱和电路，因为：

• 磁饱和电路因为所用磁环的原因对温度比较敏感，易在高温工作时不稳定。
• 动态负载能力差，在磁饱和路负载最小时工作最恶劣，易形成输出不稳定。

9、对于多工作电源的器件，必须满足其电源上掉电顺序要求

对于有核电压、IO 电压等多种电源的器件，必须满足其上电和掉电顺序的要求。这些条件不满足，很有可能导致器件不能够正常工作，甚至触发闩锁导致器件烧毁。例如 TMS320C6414T 型 DSP，2005年 5 月之后的 Errata 中说明，当 DVDD 较 CVDD 早上电时，可能出现 PCI/HPI 数据错的问题。对于QDR、DDR 内存，其上电顺序也有要求，否则可能导致闩锁，造成器件烧毁的后果。

当有多个电源时，如必要可采用专用的上电顺序控制器件确保上电顺序。设计中应保证在器件未加载烧结文件时，电源处于关断状态。也可以通过在不同的电源之间连接肖特基二极管确保上电掉电过程中不会违反上掉电顺序要求。

因为电源模块、电源上的电容都会对电源上电顺序产生影响，可能出现上电过程中违反电压要求的情况，如上右图所示，所以必须进行测试验证。

10、多个芯片配合工作，必须在最慢上电器件初始化完成后开始操作

当多个芯片配合工作时，必须在最慢的期间完成初始化后才能开始操作，否则可能造成不可预料的结果。

11、电源模快/芯片感应端在布局时应采用开尔文方式

很多电源模块和电源芯片在设计时，采用了独立的 Sense 管脚，作为对输出电压的反馈输入。这个Sense 信号应该从取用电源的位置引给电源模块，而不应该在电源模块输出端直接引给电源模块，这样可以通过电源模块内部的反馈补偿掉从电源模块输出传输到实际使用电源处路径带来的衰减。如下图中白色走线所示。

对于电源监控电路等，也应该遵守相同的原理，即从实际需要监控点将电源引给监控电路，而不是从监控电路最近处引给监控电路，以确保精确性。

12、在存在分板工艺，以及需要过波峰焊的单板上，48V 电源滤波尽量避免使用贴片陶瓷电容

电源滤波电容存在于单板电源入口处，安装和波峰焊过程中易受到应力从而产生微裂纹。在使用中可能产生短路等失效。

2.7、其他应用经验

其他应用经验规范如下表所示：

详细说明如下所示： 

1、使用CY2302时钟驱动器，应注意如果对输入输出时钟的相位要求一 致，那么必须选择OUT2反馈、OUT1输出

系统中常用 CY2302 进行倍频。如果对输入输出时钟的相位要求一致，那么必须选择 OUT2 反馈、 OUT1 输出。如果选中 OUT1 反馈，OUT2 输出，则相位有可能对齐，也可能不对齐，随机出现。

因为 OUT2 是 OUT1 的 1/2 分频时钟，两者同相位，选择 OUT2 反馈时，OUT2 与输入时钟同相位， 自然 OUT1 就与输入时钟同相位；如果选择 OUT1 反馈，则自能保证 OUT1 与输入同相，OUT2 与输入 时钟可能同相也可能不同相。

2、ADM706R在使用中应该将PFI直接接电源，避免器件上电时进入测试模式

CCM/CDSU 单板在插入机框时有时无法正常启动，其比率达到 18%左右。测量复位芯片 ADM706R 的复位信号输出，发现单板插入机框时 ADM706R 输出恒定为低电平或恒定为高电平，从而使单板不能正常启动。分析结论是：ADM706R 上电时进入了测试模式。其解决措施是如果不使用 Power Fail 功能，将 PFI 上拉。

3、MPC860的TRST*设计时接/PRESET,避免器件上电时进入测试模式

CCM 单板调试过程中发现当使用热拔插电路上电时，MPC860 多数情况不能正常启动（有的单板不能启动的几率高达 80％以上）。分析结论是：由于 TRST*接到了/HRESET，所以当电源上电缓慢时， MPC860 进入了 JTAG 模式，不能正常启动。将单板上的 TRST*改为接/PRESET，单板上电使用热拔插 电路，开关电 100 次，MPC860 都能正常启动。

4、在使用MPC860的设计中，如果只对MPC860硬件复位配置字用到的部分数据线通过硬件复位配置字驱动器进行驱动，其他数据线默认为MPC860内部下拉，那么MPC860的数据总线不能使用带总线保持功能的驱动器

5、面板灯和指示灯

在面板灯设计中，我们规定必须经过驱动器驱动点灯。原因有两个：避免点灯器件（如 CPU 和 FPGA） 驱动能力不足；避免静电干扰直接冲击点灯器件造成单板工作异常。同样是为了防止静电干扰重要信号， 规定面板灯信号不与重要信号公用驱动器。设计中可以将面板灯、面板状态信号合用一个驱动器。

6、MOSFET 的应用

MOSFET 在应用时，推荐在栅极串联一个 10 欧姆左右的电阻。在双管并联使用时，应该对每个MOSFET 分别串联电阻，避免在开关过程中造成振荡，在 MOSFET 上耗散过多的功率导致器件烧毁。

7、继电器线圈、风扇电机绕组等感性负载必须有续流二极管

继电器线圈、风扇绕组为感性负载。电流不能突变。当控制开关断开时会强行续流，产生的感应电压有可能导致开关元件击穿损坏，故继电器线圈必须添加续流二极管。

8、继电器线圈工作电压不允许降额使用，继电器在应用中应注意是线圈是否有极性要求，避免退磁

继电器额定电压下才能保证可靠吸合，故继电器线圈工作电压不允许降额使用。

现在的小型密封继电器有一些是极化继电器，其线圈有极性要求，连接反了会导致退磁，必须严格按照说明书设计。

继电器的触点应降额使用。当驱动感性负载的时候，也需要添加续流保护电路避免触点烧蚀。

9、三态/OC/OD时分数据/状态总线释放时应注意释放速度的问题

有时系统设计中会采用时分复用的方式让多个单板或器件共享一根/一组信号线。当一个设备需要占用总线时，向总线驱动有效电平，当不需要占用总线时，关闭输出以释放总线。这时总线总是在下拉电阻的作用下恢复默认无效电平。

当驱动器占用总线时，因为驱动能力一般会比较强，总线会快速跳变到有效电平。但是当驱动器释放总线时，要通过上下拉电阻对整个走线、所有负载的电容进行充放电，上升过程相对比较缓慢。如果需要一个快速的上升沿，那么可以控制驱动器的输入端，每次释放总线为无效之前，先让驱动器将总线驱动为无效电平一小段时间，然后再释放总线。

 

3、可靠性设计

可靠性设计规范如下表所示：

详细说明如下所示： 

1、工业级及商业级器件在实际使用中，结温降额应采用同样的降额标准，以确保实际使用中具有较高的可靠性水平

根据供应商提供的信息，一般工业级器件和商业级器件生产工艺基本相同，区别只是在于工业及器件通过额外的测试，能够在扩展温度范围内使用。所以在应用工业级器件时，节温降额应采取同样的标准，以确保实际应用中有较高的可靠性水平。

2、对于一些敏感电路，设计中应进行容限分析，以确认器件选型满足电路容限要求

器件本身的参数都是标称值，实际值实际上是在标称值附近一定容限范围内的一个数值，而且，随着温度、电应力、老化、潮湿、振动等的影响，参数还会发生变化。

3、散热器的接地

对于单板内部的散热器，接保护地、静电泻放地都有将浪涌等信号引入单板内部的危险。所以应就近接工作地。接地的方式还需要讨论。采用 1M 欧姆电阻接地，可以缓慢泻放积累的静电电荷，但是高频情况下可能 EMI 会超标。采用 0.1u 或者更小的陶瓷电容接地可以提供高频回流路径，EMI 改进，但是静电没有直流泻放通路。所以我们也在考虑采用并联的 RC 进行接地抑或是直接连接工作地。进一步的规范在部门有定论之后给出。

 

4、信号完整性/电源完整性设计

信号完整性/电源完整性设计规范如下表所示：

为了避免这种情况发生，要求一般信号线定义，以高电平为有效电平，采用下拉电阻确定当发送器断电或者不存在、高阻时，信号处于固定低电平。

 

安装调线帽增加了成本和安装工序，因为需要人工安装，增加了出错机会。跳线帽在运输中可能脱落，受到污染可能接触不良，增加了系统的不稳定因素，所以设计应保证跳线帽只在调试中使用，最终产品不需要调线帽，不需要焊接跳线针。

在电路设计中，应保证所有模式设置使用的调线帽只有在测试模式需要安装，正常工作模式默认调线帽不需要安装。所有为调试方便设置的调线，应该有 0 欧姆电阻并联，确保在最终产品中，可以通过0 欧电阻实现跳线的功能，不需要安装跳线帽。

对于机架号设置等使用，可以采用跳线或者拨码开关方式。必要时须采用点胶等方式紧固，防止运输过程松脱、遗失带来故障。

6、系统级信号完整性设计和系统级时序设计

我们的移动通讯基站系统都很多单板构成，由背板互连线和电缆等实现单板间的的连接关系。在单板上，我们一般都会很注意的规划拓扑，注意 PCB 走线延迟的控制，确保各个芯片接口的建立保持时间。但是对于单板间接口和背板的信号完整性关注不够。