詳解PCB設(shè)計高速模擬輸入信號走線

線寬越寬抗干擾能力越強(qiáng)，信號質(zhì)量越好（趨膚效應(yīng)的影響）。但同時又要保證50Ω特征阻抗的要求。正常的FR4板材，表層線寬6MIL阻抗為50Ω。這個顯然不能滿足高速模擬輸入的信號質(zhì)量的要求，所以我們一般采用挖空GND02，讓其參考ART03層。這樣差分信號可以算到12/10，單線可以算到18MIL。（注意線寬超過18MIL再加寬就沒有意義了）

圖中高亮為綠色的CLINE為參考ART03層的單線和差分高速模擬輸入。在這樣做的同時還要做一些細(xì)節(jié)處理：

（1）TOP層模擬部分需要包地處理，如上圖。需要注意的是包地銅皮到模擬輸入CLINE的距離，需要做到3W，也就是銅皮邊沿到CLINE的AIRGAP為線寬的兩倍。根據(jù)一些電磁理論計算和仿真，PCB板上信號線的磁場和電場主要是分布在3W范圍之內(nèi)的。（受周圍信號干擾噪聲小于等于1%）。

（2）模擬區(qū)域的正片層的GND鋪銅也需要與周圍的數(shù)字區(qū)域隔離，即所有層隔離。

（3）GND02的挖空處理，平常情況下我們一般是把這個區(qū)域全部挖空，這樣操作比較簡單，也沒有什么問題。但是考慮到細(xì)節(jié)方面或者說為了做的更好，我們可以只把模擬輸入走線部分的正下方挖空，當(dāng)然是和TOP層一樣，3W區(qū)域。這樣既可以保證信號質(zhì)量也能保證板子的平整度。處理結(jié)果如下圖：

這樣可以使高速模擬輸入信號的返回路徑在GND02層得到迅速回流。也就是模擬地回流路徑變短。

（4）在高速模擬信號的的周圍不規(guī)則的打大量的GND過孔，使模擬信號迅速回流。也可以吸收噪聲。

高速PCB信號走線的規(guī)則盤點

規(guī)則一：高速PCB信號走線屏蔽規(guī)則

在高速的PCB設(shè)計中，時鐘等關(guān)鍵的高速信號線，走線需要進(jìn)行屏蔽處理，如果沒有屏蔽或只屏蔽了部分，都會造成EMI的泄漏。建議屏蔽線，每1000mil，打孔接地。

規(guī)則二：高速信號的走線閉環(huán)規(guī)則

由于PCB板的密度越來越高，很多PCB LAYOUT工程師在走線的過程中，很容易出現(xiàn)一種失誤，即時鐘信號等高速信號網(wǎng)絡(luò)，在多層的PCB走線的時候產(chǎn)生了閉環(huán)的結(jié)果，這樣的閉環(huán)結(jié)果將產(chǎn)生環(huán)形天線，增加EMI的輻射強(qiáng)度。

規(guī)則三：高速信號的走線開環(huán)規(guī)則

規(guī)則二提到高速信號的閉環(huán)會造成EMI輻射，然而開環(huán)同樣會造成EMI輻射。

時鐘信號等高速信號網(wǎng)絡(luò)，在多層的PCB走線的時候一旦產(chǎn)生了開環(huán)的結(jié)果，將產(chǎn)生線形天線，增加EMI的輻射強(qiáng)度。

規(guī)則四：高速信號的特性阻抗連續(xù)規(guī)則

高速信號，在層與層之間切換的時候必須保證特性阻抗的連續(xù)，否則會增加EMI的輻射。也就是說，同層的布線的寬度必須連續(xù)，不同層的走線阻抗必須連續(xù)。

規(guī)則五：高速PCB設(shè)計的布線方向規(guī)則

相鄰兩層間的走線必須遵循垂直走線的原則，否則會造成線間的串?dāng)_，增加EMI輻射。

簡而言之，相鄰的布線層遵循橫平豎垂的布線方向，垂直的布線可以抑制線間的串?dāng)_。

規(guī)則六：高速PCB設(shè)計中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)規(guī)則

在高速PCB設(shè)計中，線路板特性阻抗的控制和多負(fù)載情況下的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計，直接決定著產(chǎn)品的成功還是失敗。

為菊花鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，一般用于幾Mhz的情況下為益。高速PCB設(shè)計中建議使用后端的星形對稱結(jié)構(gòu)。

規(guī)則七：走線長度的諧振規(guī)則

檢查信號線的長度和信號的頻率是否構(gòu)成諧振，即當(dāng)布線長度為信號波長1/4的時候的整數(shù)倍時，此布線將產(chǎn)生諧振，而諧振就會輻射電磁波，產(chǎn)生干擾。

規(guī)則八：回流路徑規(guī)則

所有的高速信號必須有良好的回流路徑。盡可能地保證時鐘等高速信號的回流路徑最小。否則會極大的增加輻射，并且輻射的大小和信號路徑和回流路徑所包圍的面積成正比。

規(guī)則九：器件的退耦電容擺放規(guī)則

退耦電容的擺放的位置非常的重要。擺放不合理根本起不到退耦的效果。其原則是：靠近電源的管腳，并且電容的電源走線和地線所包圍的面積最小。