PCB科技 - 學習PCB電路板的好方法

高速PCB 電路工作在相對較長的線路上，沒有嚴重的波形失真. TTL採用肖特基二極體箝比特方法實現快速下降沿, 囙此，過沖被鉗制到低於接地電位一個二極體壓降的水准. 這會减小齒隙的大小. 較慢的上升沿允許超調, but it is attenuated by the relatively high output impedance (50-80Ω) of the circuit in the level "H" state. 此外, 由於“H”級狀態的抗擾度更高, 回扣問題不是很突出. 對於HCT系列設備, 如果肖特基二極體箝比特和串聯電阻終止方法相結合, 它會改善效果會更加明顯.

當沿著 PCB訊號線, 在更高的位元速率和更快的邊緣速率下，上面介紹的TTL成形方法似乎有些不足. 因為線路中有反射波, 它們往往以高位元速率合成, 這將導致PCB訊號嚴重失真，並降低抗干擾能力. 因此, 為了解决反射問題, ECL系統中通常使用另一種方法：線阻抗匹配法. 以這種管道, 可以控制反射，並保證訊號的完整性.

嚴格來說，對於邊緣速度較慢的傳統TTL和CMOS器件，傳輸線不是非常必要。 對於邊緣速度更快的高速ECL設備，並不總是需要傳輸線。 但是，當使用傳輸線時，它們具有預測連接延遲以及通過阻抗匹配控制反射和振盪的優點。

1、决定是否使用輸電線路有五個基本因素：

它們是：（1）系統訊號的邊緣速率，（2）連接距離（3）電容性負載（扇出量），（4）電阻性負載（線路終止方法）； （5）允許的齒隙和過沖百分比（交流抗擾度的降低程度）。

2、幾種類型的PCB傳輸線

（1）PCB同軸電纜和雙絞線：它們通常用於系統和系統之間的連接。 同軸電纜的特性阻抗通常為50Ω和75Ω，雙絞線通常為110Ω。

（2）PCB上的微帶線

微帶線是一條帶狀導體（訊號線），由電介質與接地層隔開。 如果線路和接地層之間的厚度、寬度和距離可控，則其特性阻抗也可以控制。 微帶線的特性阻抗Z0為：

（3）PCB印製板中的帶狀線

帶狀線是放置在兩個導電平面之間電介質中間的銅帶線。 如果線路的厚度和寬度、介質的介電常數以及兩個導電平面之間的距離是可控的，那麼線路的特性阻抗也是可控的。 帶狀線的特性阻抗為：

3、終止輸電線路

在線路的接收端，使用等於線路特性阻抗的電阻終止，然後將傳輸線稱為並聯終端連接。 它主要用於獲得最佳電力效能，包括驅動分佈式負載。

有時為了節省功耗，將104電容器串聯到端接電阻器以形成交流端接電路，這可以有效减少直流損耗。

電阻器在驅動器和傳輸線之間串聯，線路的端子不再連接到終端電阻器。 這種終止方法稱為串聯終止。 較長線路上的過沖和振鈴可以通過串聯阻尼或串聯終止科技進行控制。 串聯阻尼通過使用與驅動柵極輸出串聯的小電阻（通常為10到75Î）實現。 這種阻尼方法適用於特性阻抗受控的線路（如背板佈線、無接地板的電路板和大多數繞組線等）。

在串聯終端中，串聯電阻值和電路（驅動門）的輸出阻抗之和等於傳輸線的特性阻抗。 串聯端接線的缺點是只能在終端使用集中負載，傳輸延遲時間較長。 然而，這可以通過使用冗餘串列端接傳輸線來克服。

製作PCB時，是選擇PCB雙面板還是PCB多層板取決於最高工作頻率、電路系統的複雜性以及組裝密度的要求。 當時鐘頻率超過200MHZ時，最好選擇多層板。 如果工作頻率超過350MHz，最好選擇PTFE作為介質層的印刷電路板，因為其高頻衰减較小，寄生電容較小，傳送速率較快。 大功率和低功耗，印刷電路板的佈線需要遵循以下原則

（1）在所有平行訊號線之間保持盡可能多的空間，以减少串擾。 如果有兩條訊號線靠得很近，最好在這兩條線之間接地線，這樣可以起到遮罩作用。

（2）在設計訊號傳輸線時，避免急轉彎，以防止傳輸線特性阻抗突然變化引起的反射。 嘗試設計一條具有一定尺寸的均勻弧線。

（3）列印線的寬度可以根據上述微帶線和帶狀線的特性阻抗計算公式計算。 印刷電路板上的微帶線的特性阻抗通常在50和120Î之間。 為了獲得較大的特性阻抗，線寬必須非常窄。 但是很細的線條不容易畫出來。 考慮到各種因素，通常選擇約68Ω的阻抗值是合適的，因為68Ω的特性阻抗可以在延遲時間和功耗之間實現最佳平衡。 50Ω輸電線路將消耗更多電力； 當然，較大的阻抗可以降低功耗，但會新增傳輸延遲時間。 負線路電容將新增傳輸延遲時間並降低特性阻抗。 然而，特性阻抗非常低的線段每組織長度的固有電容相對較大，囙此傳輸延遲時間和特性阻抗受負載電容的影響較小。 正確端接傳輸線的一個重要特徵是，短支線不應影響線路延遲時間。 當Z0為50Î時。 支管的長度必須限制在2.5cm或以下。 為了避免響聲。

（4）用於PCB雙面板（或六層板中的四層線）。 電路板兩側的線路應相互垂直，以防止由互感引起的串擾。

(5) If there are high-current devices on the PCB印製板, 例如繼電器, 指示燈, 揚聲器, 等., 它們的地線應分開，以减少地線上的譟音. 這些大電流設備的接地線應連接到挿件板和背板上的獨立接地匯流排, 這些獨立的地線也應該連接到整個系統的接地點.

（6）如果板上有小訊號放大器，放大前的弱訊號線應遠離强訊號線，軌跡應盡可能短，如果可能，用地線將其遮罩。