PCB技術 - 高速PCB設計における配線技術とは

高周波PCBは、高集積度と高配線密度を有することが多い。多層板の使用は配線に必要なだけでなく、干渉を低減する有効な手段でもある。PCBレイアウト段階では、一定層数のプリント基板サイズを合理的に選択し、中間層を十分に利用して遮蔽を設置することができ、よりよく近接接地を実現し、寄生インダクタンスを効果的に低減し、信号伝送長を短縮し、これらのすべての方法は、信号交差干渉の振幅を低減するなど、高周波回路の信頼性に有利である。同じ材料の場合、4層板のノイズは2面板のノイズより20 dB低い。しかし、一つの問題もある。PCB半層の数が高いほど、製造プロセスが複雑になり、単位コストも高くなります。これには、PCBが設計する際に、適切なPCBボードの階数を選択するほか、コンポーネントの合理的なレイアウト計画を行い、正しい配線規則を採用して設計を完了する必要があります。

1.高周波回路素子のピン間の交互のリード層が少ないほど好ましい

「リード線の層間交互が少ないほどよい」とは、素子の接続中に使用されるビア（

2.高周波回路素子のピン間のリード線は短いほど良い

信号の放射強度は信号線のトレース長に比例する。高周波信号リード線が長いほど、それに近い部品に結合しやすくなる。そのため、クロック、水晶発振器、DDRデータ、LVDS線、USB線、HDMI線などの信号には、高周波信号線ができるだけ短いことが要求される。

3.高速電子機器のピン間のリード曲がりが少ないほど良い

高周波回路配線のリード線は全直線を採用することが好ましく、旋回が必要である。45度の破線または円弧を介して回転することができます。この要件は、低周波回路における銅箔の固定強度を高めるためだけに使用され、高周波回路においては、この要件が満たされています。1つの要件は、高周波信号の外部送信および相互結合を低減することができる。

4.近距離平行信号線に導入される「クロストーク」に注意する

高周波PCB配線は、信号線が密並列配線に導入される「クロストーク」に注意すべきである。クロストークとは、直接接続されていない信号線間の結合現象を指す。高周波信号は伝送路に沿って電磁波の形で伝送されるため、信号線はアンテナとして機能し、電磁界のエネルギーは伝送路の周囲で放出される。信号間の電磁場の相互結合により、望ましくないノイズ信号が生成される。漫才と呼ぶ。PCB層のパラメータ、信号線のピッチ、駆動端と受信端の電気特性、信号線の終端方法はクロストークに一定の影響を与える。したがって、高周波信号のクロストークを低減するためには、配線時にできるだけ以下の点を行う必要がある。

（1）配線空間が許可されている場合、クロストークが深刻な2本の導線の間に接地線または接地平面を挿入し、隔離作用を発揮し、クロストークを減少することができる、

（2）信号線の周囲の空間に変化電磁場が存在する場合、平行分布を避けることができなければ、平行信号線の向こうに大面積の「地」を配置して、干渉を大幅に減らすことができる、

（3）配線空間が許す場合、隣接信号線間の間隔を増やし、信号線の平行長を減らし、クロック線を平行ではなく、できるだけキー信号線に垂直にする。

（4）同一層における平行配線がほとんど避けられない場合、2つの隣接層において、配線の方向は互いに垂直でなければならない。

（5）デジタル回路において、通常のクロック信号は、高い外部クロストークを有する高速エッジ変化を有する信号である。したがって、設計では、クロック線は接地線に囲まれ、より多くの接地孔を使用して分布容量を減少させ、クロストークを減少させるべきである。

（6）高周波信号クロックに対して、できるだけ低圧差分クロック信号とバックグラウンド方式を採用し、接地パンチの完全性に注意する、

（7）未使用の入力端子をサスペンドするのではなく、電源に接地または接続する（電源も高周波信号回路で接地する）。サスペンションされた電線は送信アンテナに相当する可能性があり、接地は送信を抑制するためである。実践により、この方法でクロストークを解消することは、すぐに効果があることが証明された。

5.高周波デジタル信号接地線とアナログ信号接地線を分離する

アナログ接地線、デジタル接地線などが共通接地線に接続されている場合は、高周波チョーク磁気ビーズを使用して接続または直接隔離し、適切な場所を選択して単点相互接続を行います。高周波デジタル信号の接地線の接地電位は通常一致しない。両者の間には通常、一定の電圧差が直接存在する。また、高周波デジタル信号の接地線は、高周波信号の非常に豊富な高調波成分を含むことが多い。デジタル信号地線とアナログ信号地線が直接接続されると、高周波信号の高調波が地線結合を通じてアナログ信号に干渉する。そのため、通常の場合、高周波デジタル信号の地線とアナログ信号の地線は分離され、適切な位置で単点相互接続方法を使用することも、高周波チョークコイル磁気ビーズ相互接続方法を使用することもできる。

6.集積回路ブロックの電源ピンに高周波デカップリングコンデンサを追加する

高周波デカップリングキャパシタは、近くの各集積回路ブロックの電源ピンに追加される。電源ピンの高周波デカップリングキャパシタを追加することで、高周波高調波による電源ピンへの干渉を効果的に抑制することができる。

7.配線形成回路の回避

各種の高周波信号軌跡はできるだけループを形成しないようにしなければならない。避けられない場合は、ループ面積はできるだけ小さくしてください。

8.良好な信号インピーダンス整合を保証しなければならない

信号伝送中、インピーダンスが整合していない場合、信号は伝送路で反射し、反射すると合成信号はオーバーシュートし、信号は論理閾値付近で変動する。

反射を除去する基本的な方法は、送信信号のインピーダンス整合を良好にすることです。負荷インピーダンスと伝送路の特性インピーダンスとの差が大きいほど反射が大きくなるため、信号伝送路の特性インピーダンスはできるだけ負荷インピーダンスと等しくなければならない。同時に、PCB基板上の伝送路に突然の変化やコーナーがあってはならないことに注意し、伝送路の各点のインピーダンスが連続しているようにしてください。そうしないと、伝送路の各部分の間に反射があります。