PCB信號完整性：問題和設(shè)計注意事項

信號完整性

涉及高速PCB布局指南的主要問題是信號完整性。長期以來，PCB單元的信號完整性損失一直是一個令人擔(dān)憂的問題，因此在制造，銷售或購買印刷電路板時，請務(wù)必牢記信號完整性PCB布局注意事項。

信號完整性問題和印刷電路板

頻率

在低頻下，您應(yīng)該不會遇到信號完整性方面的任何重大問題。但是，隨著信號速度的提高，您會獲得更高的頻率，這會影響系統(tǒng)的模擬和數(shù)字屬性。在較高的頻率下，您可能會遇到反射，地面反彈，串?dāng)_和振鈴，這會嚴(yán)重?fù)p害信號的完整性。

如果您期望更高的頻率，則需要在電路板設(shè)計中考慮傳輸線對I / O信號的影響。

速度

自然，速度和頻率之間的關(guān)系是您需要牢記的。較低的速度意味著較低的頻率和較少的信號傳輸問題，而較快的速度意味著較高的頻率以及隨之而來的問題。

長度

在傳輸和信號完整性方面要考慮的另一個問題是傳輸介質(zhì)的長度。傳輸介質(zhì)越長，發(fā)生某種信號丟失的機(jī)會就越大。

幸運(yùn)的是，可以通過質(zhì)量設(shè)計和在設(shè)計印刷電路板時牢記一些基本布局準(zhǔn)則來抵消這些以及大多數(shù)其他信號完整性問題。

主信號完整性PCB布局注意事項

已經(jīng)對設(shè)計傳輸線的最佳方法進(jìn)行了廣泛的研究，以使高速信號能夠以最大的效率傳播。為了減少信號完整性和其他傳輸問題的潛在問題，確保您的PCB供應(yīng)商為電路板提供強(qiáng)大的設(shè)計非常重要。

以下是由許多不同來源（例如德州儀器）發(fā)布的一些準(zhǔn)則，這些準(zhǔn)則處理諸如時鐘信號及其布線之類的高速信號，并使設(shè)計人員可以回顧重要的一致性。由于許多因素會影響傳輸線，因此會發(fā)生EMI問題。為了減少這些問題，良好的PCB設(shè)計很重要-并且通過一些簡單的設(shè)計規(guī)則，PCB設(shè)計人員可以將這些問題最小化。

在接近您的PCB時，設(shè)計人員應(yīng)首先詢問一些基本問題，包括：

l是否存在敏感信號，這些敏感信號是否需要帶狀線，或者微帶是否足夠？

l系統(tǒng)可以獲得多高的頻率和多快？

l接收器和源輸入和輸出的電氣規(guī)格是什么？

l有多少個不同的電源電壓，它們各自需要自己的電源板嗎？

l跡線的最小寬度，間距和高度是多少？層之間的最小距離是多少？

l至少兩個獨(dú)立的功能組之間是否存在互連？

l通孔要求是什么？盲孔或埋孔可能嗎？

印制電路板構(gòu)造注意事項

對于高速電路板，您需要確保具有埋有接地層和電源層的多層結(jié)構(gòu)。為了使設(shè)備接地和電源連接保持較短以減少傳輸長度和出錯的可能性，實心銅平面可能非常有用，并且接地平面為您的高速信號提供了低電感的返回路徑。

PCB信號完整性提示

在設(shè)計高效印刷電路板時，還應(yīng)牢記其他一些技巧：

l直角：避免走線中的直角，因為它們會增加該區(qū)域的電容，從而導(dǎo)致阻抗變化和反射。45度角更好，圓形彎曲是理想的。

l過孔：盡管過孔對于布線至關(guān)重要，但它們會增加電感和電容并導(dǎo)致反射。它們還會增加走線長度，因此請謹(jǐn)慎使用，并避免差分走線中的過孔。

l信號分離：保持高速信號和低速信號彼此分開。還要分離數(shù)字和模擬信號。將信號相互路由90度，以最大程度地減少串?dāng)_。

PCB層壓板的選擇

另一個重要的考慮因素是層壓板。盡管由于成本效益，FR4 PCB層壓板是常見的選擇，但它可能會在較高速度下影響數(shù)字信號的完整性。

對于更高的頻率，您可能需要考慮使用更快的層壓板，例如Rogers RO4350。這些層壓板在更高的頻率下具有更好的性能，使您更容易達(dá)到設(shè)計目標(biāo)。不利的一面是這種類型的層壓板的成本要高得多。