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04-26 19:26 已编辑西安电子科技大学硬件开发发布于辽宁

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PCB layout岗位高频面试题（带答案）

1、【布线规则】pcb的常用布线规则有哪些

PCB布线是一项较为重要且繁琐的工作，其规则有很大。首先要知道布线优先次序，一般应该优先布关键信号线，即模拟小信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先布线。其次布线的时候有以下常用的规则：

①走线方向控制规则：即相邻层的走线成正交结构；

②走线开环检查规则：不允许浮空布线；

③阻抗匹配原则：即同一网络的不限宽度应该一致；

④走线长度控制规则：即布线长度尽量短，以减少干扰；

⑤倒角规则：即布线应该避免锐角和直角，一般为钝角布线等。

2、【 500M 信号布线】如果给一个 500M 的信号，该如何布线？

答：针对高速信号的布线需要注意：

①尽可能使用直线布线：直线布线可以最大限度地减小信号路径的长度，从而减小信号的延迟和失真。

②避免使用锐角弯曲：锐角弯曲会导致信号的反射和串扰，应尽可能使用圆弧或者 45 度斜角弯曲，或者采用直角转角来实现转向。

③尽可能减少信号路径上的接口和连接器数量：接口和连接器都会导致信号的反射、串扰和噪声。因此，应尽可能减少信号路径上的接口和连接器数量。

④使用差分对布线：对于高速信号，可以使用差分对布线来减小串扰和噪声。差分对布线指的是同时将正负两个信号导线一起布线，并尽量保持两条导线之间的距离相等。

⑤对于长距离传输，可以采用屏蔽电缆或者同轴电缆来减小干扰和信号失真。屏蔽电缆指的是将信号线包裹在一个金属屏蔽层中，可以减小外界干扰和信号反射；同轴电缆指的是信号线和屏蔽层分别被包裹在两个同心圆管中，可以有效减小串扰和信号失真。

⑥尽量远离其他高速信号源，避免互相干扰。

⑦选择合适的线宽和层数：线宽和层数决定了电路板的阻抗特性和信号传输质量，需要根据具体信号频率和板子大小来确定。

3、【基本步骤】简述PCB Layout的基本步骤。

答：A、首先对原理图进行编译打包，确保编译打包能通过，即能导入到PCB Layout软件中。

B、然后，把网表导入到PCB设计软件中。

C、接着，进行元件布局，按照结构DXF图纸、功能模块等原则摆放元件或模块。（模块摆放位置要考虑辐射、散热、干扰等问题）

D、设置好相应的Layout规则，如线宽、线距、差分线规则、过孔等。

E、完成布线后，进行DRC检查、工艺检查、相关人员评审。

F、最后，输出Gerber文件、叠层、阻抗要求等生产文件。

4、【高速信号布线】高速信号要如何布线，有哪些细节要求？

答：A、走线长度，尽量短（越长越容易受到干扰或被干扰）；

B、避免打孔换层（过孔会有寄生电容和电感，造成阻抗不匹配及回流问题）；

C、高速信号的回流地要完整，即参考层要完整；

D、要包地处理，减少干扰或被干扰或EMC问题；

E、高速信号走线不能有锐角或直角，尽量弧度处理。

5、【阻抗匹配】什么是阻抗匹配？为什么要进行阻抗匹配？

答：阻抗匹配就是指在信号传输中的源端、传输线、负载端之间的阻抗相等。

阻抗匹配目的是为了防止信号反射，保证信号的完整性。

如果阻抗不匹配，信号就会在源端和阻抗不匹配点之间来回反射，可能导致信号衰减、失真。

6、【阻抗匹配】阻抗匹配方法有哪些？

答：A、有串联电阻匹配或并联电阻匹配，可以放在源端或负载端，根据实际信号要求来选择电阻大小，一般是用于低频信号；

B、有阻抗匹配网络设计，如Π网络、LC网络等，一般是用于高速信号，比如WIFI模组的RF走线上的匹配网络（WIFI模组和天线之间）。

7、【过孔】简述过孔的作用和分类。

答：过孔（Via）的主要作用：实现不同层之间的电气连接。过孔Via分类：通孔，贯穿整个PCB板所有层，从Top层到Bottom层，用于连接不同层之间的电气连接；盲孔，从表面层（Top层或Bottom层）连接到内层，不贯穿整个PCB板所有层；埋孔，连接PCB板内层与内层之间的过孔，不露出表面，一般在高端产品上使用，也即是HDI高密度互连板子，相对来说Layout上复杂些。

8、【过孔】过孔的大小和数量如何确定？

答：过孔Via的内径大小决定了PCB板厂的能力，过孔Via的孔径越小，制作良率也会越低，相应成本也越高。过孔Via的内径孔径大小要与合作的PCB板厂协商好，避免孔径太小而生产不良导致Layout返工。

一般1个过孔按照0.5A电流来估算（不同孔径大小，电流也不一样）。网上有过孔载流能力计算器，会考虑孔径、孔壁铜厚、温升等来计算。

9、【线宽线距】在 PCB Layout 中，线宽和线距如何设置？

答：线宽和线距要根据所合作的PCB板厂的能力来决定的，比如线宽最低0.1mm，线距最低0.1mm，低于0.1mm的话，可能导致连线断开或线与线短路等异常。当然，有一些特殊信号的线宽线距是有要求的，比如WIFI的RF线，线宽太小的话（即使设置阻抗是50欧姆），信号在该RF线上就会有更大的损耗。有的高速信号要求3W原则（3W原则：相邻信号之间的距离，不少于3倍线宽），减少信号之间的串扰或干扰。有的电流比较大的话，要按照1mm过流1A来估算。

10、【差分信号】什么是差分信号？差分信号布线有什么要求？

答：差分信号的定义指在两个导线上传输的信号，这两个信号的幅度相等但相位相反，用两者的差值来表示信号（信号是信息的载体）。差分信号布线要求等长、等距，保持差分对的完整性。不同信号（如MIPI、USB、HDMI、SATA等）对差分信号的对内和对外的等长长度要求是不一样的。

11、【散热问题】在 PCB Layout 中，如何处理散热问题？

答：将发热量大的元件放置在通风良好的位置，如靠近散热孔或风扇；使用大面积的铜箔作为散热层，增加散热面积；对于功率较大的元件，可安装散热器，并确保元件与散热器之间有良好的热传导，如涂抹导热硅脂或采用导热硅胶（衡量指标是导热系数，单位为 W/m·K）；SOC底部的地要大面积连通，并且连接到外部的地，这样散热更快；大面积的铜箔也可以露铜上锡，增加散热面积；将发热量大的模块与对热量要求敏感的模块直接挖空隔离热传导。

12、【BGA 封装】什么是 BGA 封装？BGA 封装的元件在 Layout 时，需要注意什么？

答：BGA(Ball Grid Array)封装即球栅阵列封装，元件底部有大量的锡球作为焊接引脚。Layout 时要注意扇出设计，从 BGA 的焊球引出走线；合理规划过孔的大小和位置，确保过孔与焊球的连接可靠；对 BGA 区域进行良好的散热和接地处理。

13、【盲孔和埋孔】在 PCB Layout 中，如何进行盲孔和埋孔的设计？

答：一般只有高端SOC芯片才会采用到盲孔和埋孔设计，如RK3588。要考虑 PCB 板的制造工艺能力，确保盲孔和埋孔的尺寸、深度等参数符合制造要求；注意盲孔和埋孔与其他层的连接可靠性，避免出现断路或短路。盲埋孔（有分几阶盲埋孔）的生产工艺很复杂，成本会贵很多，要选择好的板厂，不然容易出问题。

14、【DFM原则】简述 PCB Layout 中的 DFM（可制造性设计，Design for Manufacturability）原则。

答：设计的 PCB 板要符合生产厂家的制造工艺能力，如最小线宽、线距、过孔大小等；元件布局要便于贴片和插件操作，避免元件过于密集或难以操作的位置；焊盘设计要满足焊接要求，减少焊接缺陷；考虑PCB板的尺寸大小、厚度、形状，使其在过炉后不易出现板子变形，便于生产加工和后续的组装。

15、【信号串扰】什么是信号串扰？如何避免信号串扰？

答：信号串扰（Crosstalk）是指在电路中，一条信号线上的电磁干扰不经意间耦合到另一条相邻的信号线上，从而影响其正常信号传输的现象。

信号串扰有容性耦合干扰和感性耦合干扰。信号串扰会导致信号失真，引起通信异常、误触发等问题。

增大信号线之间的距离，比如3W原则等；对易受干扰的信号进行包地处理，并两边合理打孔；合理安排信号层和电源层的叠层结构；避免平行走线过长，不同层之间的走线也要避免平行走线。

16、【叠层结构】什么是叠层结构？如何设计合理的叠层结构？

答：叠层结构是指 PCB板上信号层、电源层、地层的排列。

比如四层板子，SOC面为Top面，作为信号层。那么第二层，就是作为地层（因为SOC上有很多高速信号，地层就作为参考层，给高速信号回流）。第三层就作为电源层，Bottom面就作为信号层。

更多层板子的话，要考虑信号完整性、EMC性能等因素。一般将电源层和地层相邻放置，以减小电源平面的阻抗；将高速信号层与地层相邻，减少信号干扰。

如果有方案设计的Demo，尤其涉及DDR，叠层结构就参考Demo来。毕竟Demo是有经过仿真和测试验证的。

17、【多电源系统】在 PCB Layout 中，如何处理多电源系统？

答：在多电源系统中，要弄清电源拓扑中，每路电源的电流大小，尤其要优先规划好小系统的电源，如CPU、GPU、NPU、DDR等关键电源，这些电源电流大，纹波要求高。

再者，一些模拟模块的电压，要做好分割或单点接地，多点接地处理。

一些电流相对比较大的电源，也要先处理规划。

一些对电源比较高的多路模拟模块电压，可以采用星型拓扑的方式，这样每路电源的相互影响比较小。

每路电源的去耦和旁路电容的位置要处理好，减少电源噪声。

18、【安规设计】简述 PCB Layout 中的安规设计要求。

答：在有高压的产品Layout设计中，要满足电气间隙和爬电距离的要求，以防止电气击穿和漏电。

对于有高压的部分，要进行特殊的防护设计，如增加绝缘层、使用隔离槽等。

选择符合安规标准的材料，如PCB板材料、阻焊油墨等。

电源的高压部分的安规要求都有明确的标准，且要做相应的认证，可按照认证标准来执行。

19、【时钟信号Clock】在 PCB Layout 中，如何处理时钟信号Clock？

答：时钟信号的走线越短越好，可减少EMC问题。

对时钟信号进行包地处理，减少对其他信号的干扰或被其他信号干扰。

时钟信号要有完整的参考地，即回流路径。

时钟信号的走线，尽量减少过孔，如有过孔，边上要打地孔，让时钟信号有更短的回流路径。

采用差分时钟信号，提高抗干扰能力。

在时钟上串的RC阻容，要靠近时钟源端。

时钟线优化为弧度线，弧度线优于钝角。

整条时钟线的线径要一致，线宽不一致的位置会阻抗不匹配。

20、【电源完整性】在 PCB Layout 中，如何优化电源完整性？

答：做好电源完整性（Power Integrity，PI）是确保电路板运行稳定、性能可靠的关键。

在多层板设计时，通常电源层与地层会紧密相邻，这样能给电源提供低阻抗路径。电源上的高频噪声会通过电源层与地层之间的寄生电容流过。

评估好每路电源的电流大小，线宽或电源面要符合要求，不然会有电压幅度不够或跌落。避免过孔把电源层打断。

芯片上的每路电压都要放置去耦电容，进行滤波、稳定电压、抑制干扰。

可以用EDA软件，对电源完整性进行仿真和优化。

21、【扇出】什么是扇出（Fan-Out）？扇出设计的原则是什么？

答：扇出是指从 BGA 等封装的焊球引出走线的过程。

扇出设计原则是尽量缩短走线长度，减少过孔数量。

保证扇出的走线均匀分布，避免出现局部密集或稀疏的情况。

要满足信号完整性和电气性能的要求。

22、【蛇形走线】在 PCB Layout 中，如何处理高速差分线的蛇形走线？

答：蛇形走线的目的是用于调整差分线对的长度匹配，满足信号的时序要求。

高速差分线对之间的距离尽量满足5W原则，即达到5倍走线宽度的间距。

高速差分线也需要地平面作为回流路径。

差分线走线弯曲角度要大于135度。

差分线对间距尽量满足3W原则。

23、【3W原则】非常重要！！！

3W原则是指在PCB设计中，为了减少线间串扰，应保证线间距足够大，即两根线之间的中心距离不少于3倍线宽。

这个原则特别适用于高速信号线，如时钟线、差分线、视频、音频信号线、复位信号线等。

24、【3W原则】3W原则的重要性

1、减少串扰

满足3W原则能使信号间的串扰减少70%，而满足10W原则则能使信号间的串扰减少近98%。这个原则成立的条件与电路板的物理因素有关，如叠层高度和导线线宽。

2、信号衰减和延迟

走线间距过小会导致寄生容性增大，增加信号衰减和传输延迟，影响信号的时序和同步。

3、3W条件限制

需要注意的是，3W原则的成立是有先前条件的。它与叠层高度、导线线宽相关，对于不同的PCB层叠结构和线宽，3W原则的适用性可能会有所不同。例如，在四层板中，走线与参考平面高度距离(5~10mils)，3W是够了；但两层板，走线与参考层高度距离(45~55mils)，3W对高速信号走线可能不够。

25、【20H原则】

20H原则关注的是电源层与地层之间的边缘辐射效应。在PCB设计中，将电源层内缩相当于两个平面间层距的20倍，可以有效抑制边缘辐射效应，提高EMC性能。若内缩20H，则可以将70%的电场限制在接地边沿内；内缩100H，则可以将98%的电场限制在内。这个规则在特定条件下效果明显，包括电源总线中电流波动的上升/下降时间要小于1ns，电源平面处在PCB的内部层面上，并且与它相邻的上下两个层面都为0V平面。

26、【五五原则】

五五原则指的是，当时钟频率达到5MHz或脉冲上升时间小于5ns时，PCB板应采用多层板设计。这一原则的核心在于，随着信号频率的提高和信号上升时间的缩短，单层或双层板可能无法提供足够的信号完整性，因此需要通过增加层数来改善信号传输性能和降低干扰。

27、【铺铜】PCB铺铜的意义、优缺点

PCB铺铜就是将PCB上无布线区域闲置的空间用固体铜填充，铺铜可以减小地线阻抗，提高抗干扰能力，降低压降，提高电源效率，与地线相连，还可以减小环路面积。

数字电路中存在大量尖峰脉冲电流，因此降低地线阻抗显得更有必要，普遍认为，对于全由数字器件组成的电路，应该大面积铺地，但对于模拟电路，铺铜所形成的地线环路，反而会引起电磁耦合干扰得不偿失（高频电路例外）。

优点

对于EMC（电磁兼容性）要求，大面积的地或电源需铺铜，会起到屏蔽作用，有些特殊地，如PGND（保护地）起到防护作用。
对于PCB工艺制造要求，一般为了保证电镀的镀铜均匀效果，或者层压不变形弯曲，对于布线较少的PCB板层铺铜。
对于信号完整性要求，给高频数字信号一个完整的回流路径，并减少直流网络的布线。当然还有散热，特殊器件安装要求铺铜等等原因。

缺点

如果对元器件管脚进行铺铜全覆盖，可能导致散热过快，从而导致拆焊和返修时困难。所以有时为了避免这种情况，对元器件采用十字连接（引脚接触和焊盘接触为“十”字）。
在天线部分周围区域铺铜容易导致信号弱，采集信号受到干扰，铺铜的阻抗会影响到放大电路的性能。所以天线部分的周围区域一般不会铺铜。

28、【开放题】你在设计PCB layout时通常会遵循哪些原则和规范?

我在PCB layout时，通常会遵行以下几个原则。第一：“模块化布局”，就说根据原理图划分的模块进行大致布局，然后再进行微调。第二：“先大后小”，就说器件大的先摆放，这里的“大”还有另一重意思就是，核心器件，如多引脚的芯片可以先进行布局。第三：“就近原则”，就是根据原理图上的连接关系，然后在PCB中就近布局。第四：“信号流向”，根据原理图中的信号流向来进行布局与连线。第五：”数模分离“，尽量将敏感的模拟信号远离数字信号或者电源线。

规范的话，第一，就是器件的摆放，比如说开关我一般放置在右下角、固定孔放置四个角落、USB接口放置板子边沿。第二，就是器件位号丝印标注，标注信息遵行”从下往上，从左往右“的规范，以便大家阅读。

29、【多层板】为什么用2层，为什么用4层，用4层电路板要注意什么问题，怎么抑制电磁辐射的？

为什么用2层，为什么用4层，用4层电路板要注意什么问题，怎么抑制电磁辐射的在电路设计中，通常会选择2层或4层电路板，其中4层电路板适用于需要更高的信号完整性、更佳的抗干扰性能和更高的可靠性要求的电路设计。在以下情况下，可以考虑使用4层电路板：

信号完整性要求较高：4层电路板可以在内层增加信号和电源层，以减少外部噪声和信号干扰，提高信号完整性和稳定性。
多层高速数字信号：多层PCB设计中，可以将高速数字信号通过内层，减少延时、降低反射和串扰。
高功率/高频率电路：4层电路板可以有效地抑制电磁辐射，减少信号耦合和交叉干扰，提高电路的可靠性和稳定性。
复杂性高：在设计较复杂的电路时，4层电路板的布线和布局更加灵活，可以更好地解决电路布线和电源分配的问题。使用4层电路板需要注意以下问题：
布局和布线：在设计4层电路板时，需要仔细规划布局和布线，以确保信号和电源的分配符合电路设计要求。
接地和电源分布：在设计4层电路板时，需要合理分配地面和电源层，确保电路中的信号和电源供应充足。
信号干扰：由于4层电路板的层数较多，信号干扰问题更加突出。因此，在设计时应采取有效措施抑制信号干扰和降噪，如合理布局和屏蔽。
电磁辐射：4层电路板在高功率和高频率电路设计时容易产生电磁辐射。需要采用合适的抑制措施，如增加电磁屏蔽和地面平面，降低电路中的噪声和干扰。抑制电磁辐射还可以采用差模驱动和使用低ESR电容器等方法。

本人bg西电硕，本硕均为电子信息专业。秋招主投嵌软和硬件岗，最终拿下海康，汇川，艾诺，TCL，信捷电气，CVTE，京东方，中兴，小米等offer。我已把之前校招时做的笔面试经验和资料整理成《硬件校招必备指南》，持续更新至26届秋招结束，欢迎订阅，牛客专栏：https://www.nowcoder.com/creation/manager/columnDetail/jvZlyg

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本人bg西电硕，本硕均为电子信息专业。25届秋招主投硬件岗，最终拿下海康，汇川，艾诺，TCL，华为，CVTE，中兴，小米等offer。通过对300份真实面经的分析以及本人秋招实习面试中遇到的问题，我总结了硬件岗位面试中最高频的面试题。这些问题涵盖了模电、数电、硬件测试、PCB设计、电源岗等核心领域，并附上详细的解答思路。其次，我还详细介绍了电源岗、硬测岗、单板硬件岗位的职责、必备技能以及学习路线。