電路設計 - 高頻PCB板設計和佈線技巧十大原則

高頻印刷電路板板設計和佈線技巧十大原則

如果數位邏輯電路的頻率達到或超過45MHZ～50MHZ, and the circuit w或king above this frequency has taken up a certain share of the entire electronic system (for example, 1./3), 它通常被稱為高頻電路.

高頻PCB板 設計是一個非常複雜的設計過程, 其佈線對整個設計非常重要!

【第一招】多層板佈線高頻電路往往具有高度集成度和高佈線密度。 使用多層板不僅是佈線的必要條件，也是减少干擾的有效手段。

在 PCB佈局 階段, 合理選擇具有一定層數的印製板尺寸，可以充分利用中間層設定遮罩層, 更好地實現最近接地, 有效降低寄生電感，縮短訊號傳輸長度, 所有這些方法都有利於高頻電路的可靠性, 如訊號交叉干擾的幅度减小.

根據數據，當使用相同的資料時，四層板的雜訊比雙面板低20dB。

然而，也存在一個問題。 PCB半層的數量越多，製造過程越複雜，組織成本越高。 這要求我們除了選擇適當的層數外，還要選擇具有適當層數的PCB。 合理的組件佈局規劃，並使用正確的佈線規則來完成設計。

[第二個技巧]高速電子設備引脚之間的導線彎曲越小越好。 高頻電路佈線的引線最好使用全直線，需要轉動。 可以使用45度折線或圓弧。 這一要求適用於低頻電路。 它僅用於提高銅箔的固定强度，但在高頻電路中，滿足這一要求可以减少高頻訊號的外部發射和互耦。

[第3個技巧]高頻電路設備引脚之間的引線越短越好。 訊號的輻射强度與訊號線的長度成正比。 高頻訊號的引線越長，就越容易與它緊密耦合。 對於高頻訊號線，如訊號時鐘、晶體振盪器、DDR數據、LVDS線、USB線、HDMI線等，要求記錄道盡可能短。

[第四個技巧]高頻電路器件引脚之間的引線層交替越少越好。 所謂“引線層交替越少越好”是指組件連接過程中使用的過孔（via）越少越好。 在數據方面，一個通孔可以產生約0.5pF的分佈電容。 减少過孔的數量可以顯著提高速度並减少數據錯誤的可能性。

[第五點提示]注意訊號線在緊密平行佈線中引入的“串擾”。 高頻電路佈線應注意緊密並聯佈線中訊號線引入的“串擾”。 串擾是指未直接連接的訊號線。 耦合現象。

由於高頻訊號沿傳輸線以電磁波的形式傳輸，訊號線將充當天線，電磁場的能量將在傳輸線周圍發射。 由於電磁場的相互耦合，訊號之間會產生不需要的雜訊訊號。 稱為串擾（crosstalk）。

PCB層的參數、訊號線的間距、驅動端和接收端的電力特性以及訊號線的終止方法都對串擾有一定的影響。

囙此，為了减少高頻訊號的串擾，佈線時需要盡可能做到以下幾點：當佈線空間允許時，在串擾更嚴重的兩根導線之間插入地線或接地板。 發揮隔離作用，减少串擾。

當訊號線周圍空間中存在時變電磁場時，如果無法避免平行分佈，則可以在平行訊號線的另一側佈置大面積的“接地”，以大大减少干擾。

如果佈線空間允許，新增相鄰訊號線之間的間距，减少訊號線的平行長度，並儘量使時鐘線垂直於關鍵訊號線，而不是平行。 如果同一層中的平行記錄道幾乎不可避免，則兩個相鄰層中的記錄道方向必須相互垂直。

在數位電路中，通常的時鐘訊號是邊緣變化快的訊號，具有很高的外部串擾。 囙此，在設計中，建議使用地線圍繞時鐘線，並沖出更多地線孔，以减少分佈電容，從而减少串擾。 對於高頻訊號時鐘，儘量使用低壓差分時鐘訊號和包裹接地管道，並注意封裝接地打孔的完整性。

未使用的輸入端子不應懸掛，而應接地或連接到電源（電源也在高頻訊號回路中接地），因為懸掛線可能等效於發射天線，接地可能會抑制發射。 實踐證明，使用這種方法消除串擾有時可以產生立竿見影的效果。

[第六招]在集成電路塊的電源引脚上添加一個高頻去耦電容器。 在每個集成電路塊的電源引脚上添加一個高頻去耦電容器。 新增電源引脚的高頻去耦電容可以有效抑制高頻諧波對電源引脚的干擾。

[第七招]應隔離高頻數位信號的地線和類比信號的地線。 將類比地線、數位地線等連接到公共地線時，使用高頻扼流圈磁珠連接或直接隔離，並選擇合適的位置。 單點互連。

高頻數位信號地線的地電位通常不一致。 兩者之間往往存在一定的電壓差。 此外，高頻數位信號的地線通常包含非常豐富的高頻訊號諧波成分。 當數位信號地線和類比信號地線直接連接時，高頻訊號的諧波會通過地線耦合干擾類比信號。

囙此，在正常情况下，高頻數位信號的地線與類比信號的地線應隔離，可採用在適當位置單點互連的方法，也可採用高頻扼流圈磁珠互連的方法。

[第八招]避免由痕迹形成的迴圈。 儘量不要在各種高頻訊號跡線中形成環路。 如果不可避免，請使回路面積盡可能小。

[第九招]必須確保良好的訊號阻抗匹配。 在訊號傳輸過程中，當阻抗不匹配時，訊號將在傳輸通道中反射。 反射將導致合成訊號形成過沖，從而導致訊號過沖。 在邏輯閾值附近波動。

消除反射的基本方法是很好地匹配傳輸訊號的阻抗。 由於負載阻抗和傳輸線特性阻抗之間的差值越大，反射越大，囙此訊號傳輸線的特性阻抗應盡可能與負載阻抗相等。

同時，請注意，PCB上的傳輸線不得有突然的變化或轉角，並儘量保持傳輸線每個點的阻抗連續，否則會在傳輸線的各個段之間產生反射。

這要求在 高速PCB 裝電線, 必須遵守以下接線規則：USB接線規則.

需要USB訊號差分路由，線寬為10mil，線間距為6mil，地線和訊號線間距為6mil。

HDMI佈線規則。

需要HDMI訊號差分路由，線寬為10mil，線間距為6mil，每兩組HDMI差分訊號對之間的間距超過20mil。

LVDS佈線規則。

要求LVDS訊號差分佈線，線寬7mil，線間距6mil，目的是控制HDMI的差分訊號對阻抗為100+-15%ohm DDR佈線規則。

DDR1佈線要求訊號盡可能不穿過孔，訊號線寬度相等，線間距相等。 佈線必須符合2W原則，以减少訊號之間的串擾。 對於DDR2及以上的高速設備，還需要高頻數據。 線路長度相等，以確保訊號的阻抗匹配。

【第十招】保持訊號傳輸的完整性。 保持訊號傳輸的完整性，防止地線分裂引起的“地彈現象”。

PCB, or 印刷電路板, 是電子電路的載體, 同時, 這也是中的最後一個連結 PCB設計.