【導讀】隨著(zhù)電子技術(shù)快速發(fā)展,以及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在各領(lǐng)域的廣泛應用,高頻、高速、高密度已逐步成為現代電子產(chǎn)品的顯著(zhù)發(fā)展趨勢之一。信號傳輸高頻化和高速數字化,迫使PCB走向微小孔與埋/盲孔化、導線(xiàn)精細化、介質(zhì)層均勻薄型化,高頻高速高密度多層PCB設計技術(shù)已成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。本文首先對高頻電路板做了簡(jiǎn)單介紹,其次闡述了PCB設計高頻電路板布線(xiàn)技巧,最后介紹了PCB設計高頻電路板布線(xiàn)注意事項,具體的跟隨小編一起來(lái)了解一下。

隨著(zhù)電子技術(shù)快速發(fā)展,以及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在各領(lǐng)域的廣泛應用,高頻、高速、高密度已逐步成為現代電子產(chǎn)品的顯著(zhù)發(fā)展趨勢之一。信號傳輸高頻化和高速數字化,迫使PCB走向微小孔與埋/盲孔化、導線(xiàn)精細化、介質(zhì)層均勻薄型化,高頻高速高密度多層PCB設計技術(shù)已成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。本文首先對高頻電路板做了簡(jiǎn)單介紹,其次闡述了PCB設計高頻電路板布線(xiàn)技巧,最后介紹了PCB設計高頻電路板布線(xiàn)注意事項,具體的跟隨小編一起來(lái)了解一下?!?/div>
高頻電路板簡(jiǎn)介
高頻電路板是電磁頻率較高的特種電路板,一般來(lái)說(shuō),高頻可定義為頻率在1GHz以上。其各項物理性能、精度、技術(shù)參數要求非常高,常用于汽車(chē)防碰撞系統、衛星系統、無(wú)線(xiàn)電系統等領(lǐng)域。
該實(shí)用新型提供的這種高頻電路板,于芯板中空槽的上開(kāi)口和下開(kāi)口邊緣處設有可阻擋流膠的擋邊,這樣,芯板與置于其上表面和下表面的覆銅板粘合時(shí)流膠不會(huì )進(jìn)入中空槽內,即一次壓合即可完成粘接操作,較現有技術(shù)需經(jīng)二次壓合才能完成的高頻電路板,該實(shí)用新型中的高頻電路板結構簡(jiǎn)單,成本低,易于制造。
PCB設計高頻電路板布線(xiàn)技巧
一、高速電子器件管腳間的引線(xiàn)彎折越少越好
高頻電路布線(xiàn)的引線(xiàn)最好采用全直線(xiàn),需要轉折,可用45度折線(xiàn)或者圓弧轉折,這種要求在低頻電路中僅僅用于提高銅箔的固著(zhù)強度,而在高頻電路中,滿(mǎn)足這一要求卻可以減少高頻信號對外的發(fā)射和相互間的耦合。
二、高頻電路器件管腳間的引線(xiàn)層間交替越少越好
所謂“引線(xiàn)的層間交替越少越好”是指元件連接過(guò)程中所用的過(guò)孔(Via)越少越好。一個(gè)過(guò)孔可帶來(lái)約0.5pF的分布電容,減少過(guò)孔數能顯著(zhù)提高速度和減少數據出錯的可能性。
三、高頻電路器件管腳間的引線(xiàn)越短越好
信號的輻射強度是和信號線(xiàn)的走線(xiàn)長(cháng)度成正比的,高頻的信號引線(xiàn)越長(cháng),它就越容易耦合到靠近它的元器件上去,所以對于諸如信號的時(shí)鐘、晶振、DDR的數據、LVDS線(xiàn)、USB線(xiàn)、HDMI線(xiàn)等高頻信號線(xiàn)都是要求盡可能的走線(xiàn)越短越好。
四、注意信號線(xiàn)近距離平行走線(xiàn)引入的“串擾”
高頻電路布線(xiàn)要注意信號線(xiàn)近距離平行走線(xiàn)所引入的“串擾”,串擾是指沒(méi)有直接連接的信號線(xiàn)之間的耦合現象。由于高頻信號沿著(zhù)傳輸線(xiàn)是以電磁波的形式傳輸的,信號線(xiàn)會(huì )起到天線(xiàn)的作用,電磁場(chǎng)的能量會(huì )在傳輸線(xiàn)的周?chē)l(fā)射,信號之間由于電磁場(chǎng)的相互耦合而產(chǎn)生的不期望的噪聲信號稱(chēng)為串擾(Crosstalk)。PCB板層的參數、信號線(xiàn)的間距、驅動(dòng)端和接收端的電氣特性以及信號線(xiàn)端接方式對串擾都有一定的影響。所以為了減少高頻信號的串擾,在布線(xiàn)的時(shí)候要求盡可能的做到以下幾點(diǎn):
(1)如果同一層內的平行走線(xiàn)幾乎無(wú)法避免,在相鄰兩個(gè)層,走線(xiàn)的方向務(wù)必卻為相互垂直;
(2)在布線(xiàn)空間允許的條件下,在串擾較嚴重的兩條線(xiàn)之間插入一條地線(xiàn)或地平面,可以起到隔離的作用而減少串擾;
(3)當信號線(xiàn)周?chē)目臻g本身就存在時(shí)變的電磁場(chǎng)時(shí),若無(wú)法避免平行分布,可在平行信號線(xiàn)的反面布置大面積“地”來(lái)大幅減少干擾;
(4)在數字電路中,通常的時(shí)鐘信號都是邊沿變化快的信號,對外串擾大。所以在設計中,時(shí)鐘線(xiàn)宜用地線(xiàn)包圍起來(lái)并多打地線(xiàn)孔來(lái)減少分布電容,從而減少串擾;
(5)對高頻信號時(shí)鐘盡量使用低電壓差分時(shí)鐘信號并包地方式,需要注意包地打孔的完整性;
(6)在布線(xiàn)空間許可的前提下,加大相鄰信號線(xiàn)間的間距,減小信號線(xiàn)的平行長(cháng)度,時(shí)鐘線(xiàn)盡量與關(guān)鍵信號線(xiàn)垂直而不要平行;
(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(xiàn)有可能等效于發(fā)射天線(xiàn),接地就能抑制發(fā)射。實(shí)踐證明,用這種辦法消除串擾有時(shí)能立即見(jiàn)效。
五、集成電路塊的電源引腳增加高頻退藕電容
每個(gè)集成電路塊的電源引腳就近增一個(gè)高頻退藕電容。增加電源引腳的高頻退藕電容,可以有效地抑制電源引腳上的高頻諧波形成干擾。
六、高頻數字信號的地線(xiàn)和模擬信號地線(xiàn)做隔離
模擬地線(xiàn)、數字地線(xiàn)等接往公共地線(xiàn)時(shí)要用高頻扼流磁珠連接或者直接隔離并選擇合適的地方單點(diǎn)互聯(lián)。高頻數字信號的地線(xiàn)的地電位一般是不一致的,兩者直接常常存在一定的電壓差,而且,高頻數字信號的地線(xiàn)還常常帶有非常豐富的高頻信號的諧波分量,當直接連接數字信號地線(xiàn)和模擬信號地線(xiàn)時(shí),高頻信號的諧波就會(huì )通過(guò)地線(xiàn)耦合的方式對模擬信號進(jìn)行干擾。所以通常情況下,對高頻數字信號的地線(xiàn)和模擬信號的地線(xiàn)是要做隔離的,可以采用在合適位置單點(diǎn)互聯(lián)的方式,或者采用高頻扼流磁珠互聯(lián)的方式。
七、避免走線(xiàn)形成的環(huán)路
各類(lèi)高頻信號走線(xiàn)盡量不要形成環(huán)路,若無(wú)法避免則應使環(huán)路面積盡量小。
PCB設計高頻電路板布線(xiàn)注意事項
1)合理選擇層數
在PCB設計中對高頻電路板布線(xiàn)時(shí),利用中間內層平面作為電源和地線(xiàn)層,可以起到屏蔽的作用,有效降低寄生電感、縮短信號線(xiàn)長(cháng)度、降低信號間的交叉干擾,一般情況下,四層板比兩層板的噪聲低 20dB。
2)走線(xiàn)方式
在PCB設計中對高頻電路板布線(xiàn)時(shí),走線(xiàn)必須按照 45°角拐彎,這樣可以減小高頻信號的發(fā)射和相互之間的耦合。
(3)走線(xiàn)長(cháng)度
在PCB設計中對高頻電路板布線(xiàn)時(shí),走線(xiàn)長(cháng)度越短越好,兩根線(xiàn)并行距離越短越好。
(4)過(guò)孔數量
在PCB設計中對高頻電路板布線(xiàn)時(shí),過(guò)孔數量越少越好。
5)層間布線(xiàn)方向
在PCB設計中對高頻電路板布線(xiàn)時(shí),層間布線(xiàn)方向應該取垂直方向,就是頂層為水平方向,底層為垂直方向,這樣可以減小信號間的干擾。
6)敷銅
在PCB設計中對高頻電路板布線(xiàn)時(shí),增加接地的敷銅可以減小信號間的干擾。
7)包地
在PCB設計中對高頻電路板布線(xiàn)時(shí),對重要的信號線(xiàn)進(jìn)行包地處理,可以顯著(zhù)提高該信號的抗干擾能力,當然還可以對干擾源進(jìn)行包地處理,使其不能干擾其它信號。
8)信號線(xiàn)
在PCB設計中對高頻電路板布線(xiàn)時(shí),信號走線(xiàn)不能環(huán)路,需要按照菊花鏈方式布線(xiàn)。
9)去耦電容
在PCB設計中對高頻電路板布線(xiàn)時(shí),在集成電路的電源端跨接去耦電容。
10)高頻扼流
在PCB設計中對高頻電路板布線(xiàn)時(shí),數字地、模擬地等連接公共地線(xiàn)時(shí)要接高頻扼流器件,一般是中心孔穿有導線(xiàn)的高頻鐵氧體磁珠。