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高频PCB布线的设计与技巧

发布时间:2024-06-14 发布时间:
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  PCB又被称为印刷电路板(Printed Circuit Board),它可以实现电子元器件间的线路连接和功能实现,也是电源电路设计中重要的组成部分。今天就将以本文来介绍在PCB设计中的高频电路布线技巧。 

  多层板布线:

  高频电路往往集成度较高,布线密度大,采用多层板既是布线所必须,也是降低干扰的有效手段。在PCB Layout阶段,合理的选择一定层数的印制板尺寸,能充分利用中间层来设置屏蔽,更好地实现就近接地,并有效地降低寄生电感和缩短信号的传输长度,同时 还能大幅度地降低信号的交叉干扰等,所有这些方法都对高频电路的可靠性有利。同种材料时,四层板要比双面板的噪声低20dB。但是,同时也存在一个问 题,PCB半层数越高,制造工艺越复杂,单位成本也就越高,这就要求在进行PCB Layout时,除了选择合适的层数的PCB板,还需要进行合理的元器件布局规划,并采用正确的布线规则来完成设计。

  1、高频电路器件管脚间的引线层间交替越少越好

  所谓“引线的层间交替越少越好”是指元件连接过程中所用的过孔(Via)越少越好。一个过孔可带来约0.5pF的分布电容,减少过孔数能显着提高速度和减少数据出错的可能性。

  2、高频电路器件管脚间的引线越短越好

  信号的辐射强度是和信号线的走线长度成正比的,高频的信号引线越长,它就越容易耦合到靠近它的元器件上去,所以对于诸如信号的时钟、晶振、DDR的数据、LVDS线、USB线、HDMI线等高频信号线都是要求尽可能的走线越短越好。

  3、高速电子器件管脚间的引线弯折越少越好

  高频电路布线的引线最好采用全直线,需要转折,可用45度折线或者圆弧转折,这种要求在低频电路中仅仅用于提高铜箔的固着强度,而在高频电路中,满足这一要求却可以减少高频信号对外的发射和相互间的耦合。

  4、注意信号线近距离平行走线引入的“串扰”

  高频电路布线要注意信号线近距离平行走线所引入的“串扰”,串扰是指没有直接连接的信号线之间的耦合现象。由于高频信号沿着传输线是以电磁波的形式传 输的,信号线会起到天线的作用,电磁场的能量会在传输线的周围发射,信号之间由于电磁场的相互耦合而产生的不期望的噪声信号称为串扰 (Crosstalk)。PCB板层的参数、信号线的间距、驱动端和接收端的电气特性以及信号线端接方式对串扰都有一定的影响。所以为了减少高频信号的串 扰,在布线的时候要求尽可能的做到以下几点:

  (1)在布线空间允许的条件下,在串扰较严重的两条线之间插入一条地线或地平面,可以起到隔离的作用而减少串扰;

  (2)当信号线周围的空间本身就存在时变的电磁场时,若无法避免平行分布,可在平行信号线的反面布置大面积“地”来大幅减少干扰;

  (3)在布线空间许可的前提下,加大相邻信号线间的间距,减小信号线的平行长度,时钟线尽量与关键信号线垂直而不要平行;

  (4)如果同一层内的平行走线几乎无法避免,在相邻两个层,走线的方向务必却为相互垂直;

  (5)在数字电路中,通常的时钟信号都是边沿变化快的信号,对外串扰大。所以在设计中,时钟线宜用地线包围起来并多打地线孔来减少分布电容,从而减少串扰;

  (6)对高频信号时钟尽量使用低电压差分时钟信号并包地方式,需要注意包地打孔的完整性;

  (7)闲置不用的输入端不要悬空,而是将其接地或接电源(电源在高频信号回路中也是地),因为悬空的线有可能等效于发射天线,接地就能抑制发射。实践证明,用这种办法消除串扰有时能立即见效。

 

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