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PCB设计中的高频电路布线技巧

本文摘要:高频电路往往集成度较高,布线密度大,使用多层板既是布线所必需,也是降低干扰的有效地手段。在PCBLayout阶段,合理的自由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,更佳地构建以备短路,并有效地减少宿主电感和延长信号的传输长度,同时还能大幅地减少信号的交叉阻碍等,所有这些方法都对高频电路的可靠性不利。同种材料时,四层板要比双面板的噪声较低20dB。

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高频电路往往集成度较高,布线密度大,使用多层板既是布线所必需,也是降低干扰的有效地手段。在PCBLayout阶段,合理的自由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,更佳地构建以备短路,并有效地减少宿主电感和延长信号的传输长度,同时还能大幅地减少信号的交叉阻碍等,所有这些方法都对高频电路的可靠性不利。同种材料时,四层板要比双面板的噪声较低20dB。但是,同时也不存在一个问题,PCB半层数越高,生产工艺就越简单,单位成本也就越高,这就拒绝在展开PCBLayout时,除了自由选择适合的层数的PCB板,还必须展开合理的元器件布局规划,并使用准确的布线规则来已完成设计。

  1、高频电路器件管脚间的引线层间交错越多越少  所谓引线的层间交错越多越少是指元件相连过程中所用的过孔(Via)越多越少。一个过孔可带给大约0.5pF的分布电容,增加过孔数能贞着提升速度和增加数据错误的可能性。  2、高频电路器件管脚间的引线越高就越好  信号的辐射强度是和信号线的走线长度成正比的,高频的信号引线就越宽,它就就越更容易耦合到附近它的元器件上去,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拒绝尽量的走线越高就越好。  3、高速电子器件管脚间的引线刀柄越多越少  高频电路布线的引线最差使用仅有直线,必须巨变,能用45度折线或者圆弧巨变,这种拒绝在低频电路中意味着用作提升铜箔的固着强度,而在高频电路中,符合这一拒绝却可以增加高频信号对外的升空和相互间的耦合。

  4、留意信号线近距离平行回头线引进的串扰  高频电路布线要留意信号线近距离平行走线所引进的串扰,串扰是指没必要相连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,信号线不会起着天线的起到,电磁场的能量不会在传输线的周围升空,信号之间由于电磁场的互相耦合而产生的不希望的噪声信号称作串扰(Crosstalk)。

PCB板层的参数、信号线的间距、驱动末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。所以为了增加高频信号的串扰,在布线的时候拒绝尽量的做以下几点:  (1)在布线空间容许的条件下,在串扰较相当严重的两条线之间放入一条地线或地平面,可以起着隔绝的起到而增加串扰;  (2)当信号线周围的空间本身就不存在时变的电磁场时,若无法防止平行产于,可在平行信号线的相反布置大面积地来大幅度增加阻碍;  (3)在布线空间许可的前提下,增大邻接信号线间的间距,增大信号线的平行长度,时钟线尽可能与关键信号线横向而不要平行;  (4)如果同一层内的平行回头线完全无法防止,在邻接两个层,走线的方向切勿却为互相横向;  (5)在数字电路中,一般来说的时钟信号都是边沿变化慢的信号,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增加分布电容,从而增加串扰;  (6)对高频信号时钟尽可能用于低电压差分时钟信号并包地方式,必须留意包地纸带的完整性;  (7)闲置不用的输出末端不要悬空,而是将其短路或接电源(电源在高频信号电路中也是地),因为悬空的线有可能EOS升空天线,短路就能诱导升空。实践证明,用这种办法避免串扰有时能立刻起效。

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  5、高频数字信号的地线和模拟信号地线做到隔绝  仿真地线、数字地线等接往公共地线时要用高频扼流磁珠相连或者必要隔绝并自由选择适合的地方单点网络。高频数字信号的地线的地电位一般是不完全一致的,两者必要经常不存在一定的电压劣,而且,高频数字信号的地线还经常具有非常丰富的高频信号的谐波分量,当必要相连数字信号地线和模拟信号地线时,高频信号的谐波就不会通过地线耦合的方式对模拟信号展开阻碍。

所以一般来说情况下,对高频数字信号的地线和模拟信号的地线是要做到隔绝的,可以使用在适合方位单点网络的方式,或者使用高频扼流磁珠网络的方式。  6、集成电路块的电源插槽减少高频弃藕电容  每个集成电路块的电源插槽以备减一个高频弃藕电容。

减少电源插槽的高频弃藕电容,可以有效地诱导电源插槽上的高频谐波构成阻碍。  7、防止回头线构成的环路  各类高频信号回头线尽可能不要构成环路,若无法防止则不应使环路面积尽可能小。  8、必需确保较好的信号阻抗匹配  信号在传输的过程中,当电阻不给定的时候,信号就不会在传输地下通道中再次发生信号的光线,光线不会使制备信号构成过冲,造成信号在逻辑门限附近波动。

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  避免光线的显然办法是使传输信号的电阻较好给定,由于阻抗电阻与传输线的特性阻抗差距越大光线也越大,所以不应尽量使信号传输线的特性阻抗与阻抗电阻大于。同时还要留意PCB上的传输线无法经常出现变异或拐角,尽可能维持传输线各点电阻倒数,否则在传输线各段之间也将不会经常出现光线。这就拒绝在展开高速PCB布线时,必需要遵从以下布线规则:  (1)LVDS布线规则。

拒绝LVDS信号差分回头线,线宽7mil,线距6mil,目的是掌控HDMI的差分信号对电阻为100+-15%欧姆;  (2)USB布线规则。拒绝USB信号差分回头线,线宽10mil,线距6mil,地线和信号线距6mil;  (3)HDMI布线规则。拒绝HDMI信号差分回头线,线宽10mil,线距6mil,每两组HDMI差分信号对的间距多达20mil;  (4)DDR布线规则。DDR1走线拒绝信号尽可能不走到孔,信号线等长,线与线等距,回头线必需符合2W原则,以增加信号间的串扰,对DDR2及以上的高速器件,还拒绝高频数据走线等宽,以确保信号的阻抗匹配。

  维持信号传输的完整性,避免由于地线拆分引发的地弹现象。


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