高頻PCB布局的10條建議

如果數(shù)字邏輯電路的頻率達到或超過45 MHz至50 MHz，并且在此頻率以上工作的電路已經(jīng)占整個電子系統(tǒng)的一定量（例如，1/3），它通常被稱為高頻電路。高頻PCB設(shè)計是一個非常復雜的設(shè)計過程，其布線對整體設(shè)計至關(guān)重要！

開始步驟的多層板布線

高頻電路往往具有高集成度和高布線密度。多層電路板的使用既是布線所必需的，也是減少干擾的有效手段。在PCB布局階段，合理選擇一定數(shù)量的印刷電路板尺寸可以充分利用中間層來設(shè)置屏蔽，更好地實現(xiàn)近接地，有效降低寄生電感，縮短傳輸長度通過減少信號的串擾等，所有這些方法都有利于高頻電路的可靠性。根據(jù)數(shù)據(jù)，四層板比雙板的噪音低20dB。但是，也存在問題。 PCB半層數(shù)越高，制造工藝越復雜，單位成本越高。這要求我們?yōu)镻CB布局選擇適當數(shù)量的PCB板。正確的組件布局規(guī)劃和正確的布線規(guī)則，以完成設(shè)計。

第二：高速電子設(shè)備引腳彎曲越小越好。

高頻電路布線的引線優(yōu)選為全線，需要轉(zhuǎn)動，并且可以以45度線或圓弧折疊。該要求僅用于提高低頻電路中銅箔的固定強度，并且在高頻電路中，滿足內(nèi)容。一個要求是減少高頻信號的外部傳輸和互耦。

第三：高頻電路設(shè)備引腳之間的引線越短越好。

信號的輻射強度與信號線的跡線長度成比例。高頻信號引線越長，耦合到靠近它的元件越容易，因此對于信號時鐘，晶體，DDR，高頻信號線（如LVDS線，USB線和HDMI線）等數(shù)據(jù)要求盡可能短。

第四：高頻電路器件引腳之間引線層之間的過渡越少越好。

所謂“引線層之間的最小交替更好”意味著組件連接過程中使用的通孔（Via）越少越好。根據(jù)這一方面，通孔可以帶來約0.5pF的分布電容，減少通孔數(shù)可以顯著提高速度并降低數(shù)據(jù)錯誤的可能性。

第五：注意并行線路引入的“串擾”信號線。

高頻電路布線應(yīng)注意信號線平行線引入的“串擾”。串擾是指未直接連接的信號線之間的耦合現(xiàn)象。由于高頻信號以電磁波的形式沿著傳輸線傳輸，信號線充當天線，并且電磁場的能量在傳輸線周圍發(fā)射，并且由相互產(chǎn)生的不期望的噪聲信號信號之間的電磁場耦合稱為串擾。 PCB層的參數(shù)，信號線的間距，驅(qū)動器和接收器的電特性以及信號線的終端都對串擾產(chǎn)生一定的影響。因此，為了減少高頻信號的串擾，需要在布線過程中盡可能做到以下幾點：

在兩個接地之間插入接地或接地層具有嚴重串擾的線路可以在布線空間允許的條件下進行隔離并減少串擾。

當信號線周圍的空間存在時變電磁場時，如果無法避免并聯(lián)分布，可以在并聯(lián)信號線的反面放置一個大面積的“接地”，以大大減少干擾。

在接線的前提下空間允許，增加相鄰信號線之間的間距，減小信號線的平行長度，時鐘線應(yīng)垂直于關(guān)鍵信號線而不是平行。

如果同一層中的平行跡線幾乎是不可避免的，則在相鄰的兩層中，跡線的方向必須彼此垂直。

在數(shù)字電路中，通常的時鐘信號是邊沿變化快的信號，外部串擾很大。因此，在設(shè)計中，時鐘線應(yīng)該被地線和更多的接地孔包圍，以減少分布電容，從而減少串擾。

用于高頻信號時鐘，嘗試使用低壓差分時鐘信號并覆蓋地面。您需要注意包裝的完整性。

請勿將未使用的輸入端子接地，而是將其接地或連接到電源（電源也在高頻信號回路中接地）。因為懸掛線可以等同于發(fā)射天線，所以接地可以抑制發(fā)射。實踐證明，使用這種方法消除串擾有時可以立即生效。

第六：集成電路模塊的電源引腳增加高頻解鎖電容

高頻解捻電容添加到每個集成電路塊的電源引腳。增加電源引腳的高頻去耦電容可以有效抑制電源引腳上的高頻諧波，形成干擾。

第七高頻數(shù)字信號的接地與模擬信號地隔離。

當模擬地線，數(shù)字地線等連接到公共地線時，應(yīng)使用高頻湍流磁珠連接或直接隔離選擇適合單點互連的地方。高頻數(shù)字信號的地的地電位通常是不一致的，并且兩者之間通常存在一定的電壓差。而且，高頻數(shù)字信號的地線通常具有非常豐富的高頻信號的諧波分量。當數(shù)字信號地和模擬信號地直接連接時，高頻信號的諧波通過地線耦合干擾模擬信號。因此，通常，要隔離高頻數(shù)字信號的接地和模擬信號的接地，并且在適當位置的單點互連方法或高頻湍流磁珠的互連可以是通過。

第八：避免由痕跡形成的循環(huán)

不要形成循環(huán)所有類型的高頻信號走線都盡可能多。如果不可避免，請使循環(huán)區(qū)域盡可能小。

第九：必須確保良好的信號阻抗匹配

在信號傳輸期間，當阻抗不匹配時，信號將反射在傳輸通道中，反射將超過復合信號，導致信號在邏輯閾值附近波動。

消除反射的基本方法是使發(fā)射信號的阻抗匹配良好。由于負載阻抗和傳輸線的特征阻抗之間的差異較大，因此反射也較大。因此，信號傳輸線的特征阻抗應(yīng)盡可能地等于負載阻抗。同時，應(yīng)注意PCB上的傳輸線不應(yīng)突然或轉(zhuǎn)角，盡量保持傳輸線各點的阻抗連續(xù)，否則傳輸線段之間會有反射。這需要在執(zhí)行高速PCB布線時遵循以下布線規(guī)則：

USB布線規(guī)則。需要USB信號差分路由。線寬為10密耳，線間距為6密耳，地線和信號線相距6密耳。

HDMI接線規(guī)則。需要HDMI信號差分布線，線寬為10密耳，線間距為6密耳。每對HDMI差分信號對之間的間距超過20密耳。

LVDS接線規(guī)則。需要LVDS信號差分走線，線寬7mil，線間距6mil，目的是將HDMI的差分信號阻抗控制在100 + -15％歐姆

DDR接線規(guī)則。 DDR1布線要求信號不應(yīng)盡可能地穿過孔。信號線的寬度相等，線與線等距。該線路必須符合2W原則，以減少信號之間的串擾。對于DDR2及以上版本的高速設(shè)備，需要高頻數(shù)據(jù)。這些線的長度相等，以確保信號的阻抗匹配。

第十：保持信號傳輸?shù)耐暾?/strong>