經驗分享:8種PCB設計中的高頻電路布線技巧
發布時間:2015-02-16 責任編輯:sherryyu
【導讀】高頻電路往往集成度較高,布線密度大,采用多層板既是布線所必須,也是降低幹擾的有效手段。在PCB Layout階jie段duan,合he理li的de選xuan擇ze一yi定ding層ceng數shu的de印yin製zhi板ban尺chi寸cun,能neng充chong分fen利li用yong中zhong間jian層ceng來lai設she置zhi屏ping蔽bi,更geng好hao地di實shi現xian就jiu近jin接jie地di,並bing有you效xiao地di降jiang低di寄ji生sheng電dian感gan和he縮suo短duan信xin號hao的de傳chuan輸shu長chang度du,同tong時shi還hai能neng大da幅fu度du地di降jiang低di信xin號hao的de交jiao叉cha幹gan擾rao等deng,所suo有you這zhe些xie方fang法fa都dou對dui高gao頻pin電dian路lu的de可ke靠kao性xing有you利li。
同種材料時,四層板要比雙麵板的噪聲低20dB。但是,同時也存在一個問題,PCB半層數越高,製造工藝越複雜,單位成本也就越高,這就要求在進行PCB Layout時,除了選擇合適的層數的PCB板,還需要進行合理的元器件布局規劃,並采用正確的布線規則來完成設計。
1、高頻電路器件管腳間的引線層間交替越少越好
所謂“引線的層間交替越少越好”是指元件連接過程中所用的過孔(Via)越少越好。一個過孔可帶來約0.5pF的分布電容,減少過孔數能顯著提高速度和減少數據出錯的可能性。
2、高頻電路器件管腳間的引線越短越好
信xin號hao的de輻fu射she強qiang度du是shi和he信xin號hao線xian的de走zou線xian長chang度du成cheng正zheng比bi的de,高gao頻pin的de信xin號hao引yin線xian越yue長chang,它ta就jiu越yue容rong易yi耦ou合he到dao靠kao近jin它ta的de元yuan器qi件jian上shang去qu,所suo以yi對dui於yu諸zhu如ru信xin號hao的de時shi鍾zhong、晶振、DDR的數據、LVDS線、USB線、HDMI線等高頻信號線都是要求盡可能的走線越短越好。
3、高速電子器件管腳間的引線彎折越少越好
高頻電路布線的引線最好采用全直線,需要轉折,可用45duzhexianhuozheyuanhuzhuanzhe,zhezhongyaoqiuzaidipindianluzhongjinjinyongyutigaotongbodeguzheqiangdu,erzaigaopindianluzhong,manzuzheyiyaoqiuquekeyijianshaogaopinxinhaoduiwaidefashehexianghujiandeouhe。
4、注意信號線近距離平行走線引入的“串擾”
高頻電路布線要注意信號線近距離平行走線所引入的“串擾”,串chuan擾rao是shi指zhi沒mei有you直zhi接jie連lian接jie的de信xin號hao線xian之zhi間jian的de耦ou合he現xian象xiang。由you於yu高gao頻pin信xin號hao沿yan著zhe傳chuan輸shu線xian是shi以yi電dian磁ci波bo的de形xing式shi傳chuan輸shu的de,信xin號hao線xian會hui起qi到dao天tian線xian的de作zuo用yong,電dian磁ci場chang的de能neng量liang會hui在zai傳chuan輸shu線xian的de周zhou圍wei發fa射she,信xin號hao之zhi間jian由you於yu電dian磁ci場chang的de相xiang互hu耦ou合he而er產chan生sheng的de不bu期qi望wang的de噪zao聲sheng信xin號hao稱cheng為wei串chuan擾rao(Crosstalk)。PCB板層的參數、信號線的間距、qudongduanhejieshouduandedianqitexingyijixinhaoxianduanjiefangshiduichuanraodouyouyidingdeyingxiang。suoyiweilejianshaogaopinxinhaodechuanrao,zaibuxiandeshihouyaoqiujinkenengdezuodaoyixiajidian:
(1)在布線空間允許的條件下,在串擾較嚴重的兩條線之間插入一條地線或地平麵,可以起到隔離的作用而減少串擾;
(2)當信號線周圍的空間本身就存在時變的電磁場時,若無法避免平行分布,可在平行信號線的反麵布置大麵積“地”來大幅減少幹擾;
(3)在布線空間許可的前提下,加大相鄰信號線間的間距,減小信號線的平行長度,時鍾線盡量與關鍵信號線垂直而不要平行;
(4)如果同一層內的平行走線幾乎無法避免,在相鄰兩個層,走線的方向務必卻為相互垂直;
(5)zaishuzidianluzhong,tongchangdeshizhongxinhaodoushibianyanbianhuakuaidexinhao,duiwaichuanraoda。suoyizaishejizhong,shizhongxianyiyongdixianbaoweiqilaibingduodadixiankonglaijianshaofenbudianrong,congerjianshaochuanrao;
(6)對高頻信號時鍾盡量使用低電壓差分時鍾信號並包地方式,需要注意包地打孔的完整性;
(7)閑置不用的輸入端不要懸空,而是將其接地或接電源(電源在高頻信號回路中也是地),因為懸空的線有可能等效於發射天線,接地就能抑製發射。實踐證明,用這種辦法消除串擾有時能立即見效。
5、高頻數字信號的地線和模擬信號地線做隔離
模擬地線、shuzidixiandengjiewanggonggongdixianshiyaoyonggaopineliucizhulianjiehuozhezhijiegelibingxuanzeheshidedifangdandianhulian。gaopinshuzixinhaodedixiandedidianweiyibanshibuyizhide,liangzhezhijiechangchangcunzaiyidingdedianyacha,erqie,gaopinshuzixinhaodedixianhaichangchangdaiyoufeichangfengfudegaopinxinhaodexiebofenliang,dangzhijielianjieshuzixinhaodixianhemonixinhaodixianshi,gaopinxinhaodexiebojiuhuitongguodixianouhedefangshiduimonixinhaojinxingganrao。suoyitongchangqingkuangxia,duigaopinshuzixinhaodedixianhemonixinhaodedixianshiyaozuogelide,keyicaiyongzaiheshiweizhidandianhuliandefangshi,huozhecaiyonggaopineliucizhuhuliandefangshi。
6、集成電路塊的電源引腳增加高頻退藕電容
meigejichengdianlukuaidedianyuanyinjiaojiujinzengyigegaopintuioudianrong。zengjiadianyuanyinjiaodegaopintuioudianrong,keyiyouxiaodiyizhidianyuanyinjiaoshangdegaopinxieboxingchengganrao。
7、避免走線形成的環路
各類高頻信號走線盡量不要形成環路,若無法避免則應使環路麵積盡量小。
8、必須保證良好的信號阻抗匹配
信(xin)號(hao)在(zai)傳(chuan)輸(shu)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong),當(dang)阻(zu)抗(kang)不(bu)匹(pi)配(pei)的(de)時(shi)候(hou),信(xin)號(hao)就(jiu)會(hui)在(zai)傳(chuan)輸(shu)通(tong)道(dao)中(zhong)發(fa)生(sheng)信(xin)號(hao)的(de)反(fan)射(she),反(fan)射(she)會(hui)使(shi)合(he)成(cheng)信(xin)號(hao)形(xing)成(cheng)過(guo)衝(chong),導(dao)致(zhi)信(xin)號(hao)在(zai)邏(luo)輯(ji)門(men)限(xian)附(fu)近(jin)波(bo)動(dong)。
消xiao除chu反fan射she的de根gen本ben辦ban法fa是shi使shi傳chuan輸shu信xin號hao的de阻zu抗kang良liang好hao匹pi配pei,由you於yu負fu載zai阻zu抗kang與yu傳chuan輸shu線xian的de特te性xing阻zu抗kang相xiang差cha越yue大da反fan射she也ye越yue大da,所suo以yi應ying盡jin可ke能neng使shi信xin號hao傳chuan輸shu線xian的de特te性xing阻zu抗kang與yu負fu載zai阻zu抗kang相xiang等deng。同tong時shi還hai要yao注zhu意yiPCB上的傳輸線不能出現突變或拐角,盡量保持傳輸線各點阻抗連續,否則在傳輸線各段之間也將會出現反射。這就要求在進行高速PCB布線時,必須要遵守以下布線規則:
(1)LVDS布線規則。要求LVDS信號差分走線,線寬7mil,線距6mil,目的是控製HDMI的差分信號對阻抗為100+-15%歐姆;
(2)USB布線規則。要求USB信號差分走線,線寬10mil,線距6mil,地線和信號線距6mil;
(3)HDMI布線規則。要求HDMI信號差分走線,線寬10mil,線距6mil,每兩組HDMI差分信號對的間距超過20mil;
(4)DDR布線規則。DDR1走線要求信號盡量不走過孔,信號線等寬,線與線等距,走線必須滿足2W原則,以減少信號間的串擾,對DDR2及以上的高速器件,還要求高頻數據走線等長,以保證信號的阻抗匹配。
保持信號傳輸的完整性,防止由於地線分割引起的“地彈現象”。
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