PCB科技 - 高速PCB訊號設計與遮罩方法

在設計和製造過程中 高速PCB 印刷電路板, 工程師需要從佈線和組件設定開始，以確保該PCB板具有良好的訊號傳輸完整性. 在今天的文章中, 我們將為新手工程師介紹PCB信號完整性設計中常用的一些佈線科技, 希望能給新手的日常學習和工作帶來一些幫助.

PCB印刷電路板佈線

在設計過程中 高速PCB 印刷電路板, 基板印刷電路的成本與基板的層數和表面積成正比. 因此, 在不影響系統功能和穩定性的前提下, 工程師應使用最少的層數來滿足實際設計需要, 這將不可避免地新增佈線密度. 在 PCB佈線 設計, 佈線寬度越大越好, 間隔越小, 訊號之間的串擾越大, 傳輸功率越小. 因此, 軌跡大小的選擇必須考慮各種因素.

在PCB佈局設計過程中，工程師需要遵循的原則主要有：

首先，設計者應儘量減少佈線過程中高速電路器件引脚之間引線的彎曲，並使用45度折疊線來减少高頻訊號的外部反射和相互耦合。

其次，在執行PCB板的佈線操作時，設計者應盡可能縮短高頻電路設備管脚之間的引線以及管脚之間引線的層間交替。 高頻數位信號軌跡應盡可能遠離類比電路和控制電路。

除了上述PCB佈線的注意事項外，工程師在處理差分訊號時也需要謹慎。 由於差分訊號具有相同的幅值和方向，囙此兩條訊號線產生的磁場相互抵消，可以有效降低電磁干擾。 差分線的間距往往會導致差分阻抗的變化，而差分阻抗的不一致性將嚴重影響訊號的完整性。 囙此，在實際差分接線中，必須在訊號上升沿時控制差分訊號的兩條訊號線之間的長度差。 電力長度的20%以內。 如果條件允許，差分接線必須符合背靠背原則，並在同一佈線層中。 在設定差分接線的線路間距時，工程師需要確保其至少等於或大於線路寬度的1倍。 差分記錄道與其他訊號線之間的距離應大於線寬的3倍。

高速PCB設計中的遮罩方法

高速PCB設計和佈線系統的傳輸速率在穩步加快，但也帶來了一定的抗干擾脆弱性。 這是因為資訊傳輸的頻率越高，訊號靈敏度就越高，它們的能量也越來越弱。 此時，接線系統更容易受到干擾。

高速 PCB佈局 設計

干擾無處不在。 電纜和設備將干擾其他組件或受到其他干擾源的嚴重干擾，例如：電腦荧幕、手機、電機、無線電中繼設備、資料傳輸和電力電纜等。此外，潜在竊聽者、網絡犯罪、， 駭客越來越多，因為他們對UTP電纜資訊傳輸的攔截將造成巨大的破壞和損失。

特別是在使用高速數據網絡時，攔截大量資訊所需的時間明顯低於攔截低速資料傳輸所需的時間。 數據雙絞線中的雙絞線可以依靠自身的撚線來抵抗低頻時的外部干擾和雙絞線之間的串擾，但在高頻時（特別是當頻率超過250MHz時），僅依靠線對撚線已不能再達到抗干擾的目的，而只有遮罩才能抵抗外部干擾。

電纜遮罩層的功能類似於法拉第遮罩，干擾訊號將進入遮罩層，但不會進入導體。 囙此，資料傳輸可以無故障運行。 由於遮罩電纜的輻射發射比非遮罩電纜低，囙此網絡傳輸不會被攔截。 遮罩網絡（遮罩電纜和組件）可以顯著降低進入周圍環境時可能被攔截的電磁能量輻射水准。

遮罩選擇不同的干擾場主要有兩種類型的干擾場：電磁干擾和射頻干擾。 電磁干擾主要是低頻干擾。 電機、螢光燈和電源線是常見的電磁干擾源。 射頻干擾（RFI）是指射頻干擾，主要是高頻干擾。 無線電、電視廣播、雷達和其他無線通訊是常見的射頻干擾源。

對於抗電磁干擾，編織遮罩的選擇是最有效的，因為它具有較低的臨界電阻； 對於射頻干擾，箔遮罩最有效，因為編織遮罩取決於波長的變化，它產生的間隙使高頻訊號自由進出導體； 對於高低頻混合干擾場，應採用箔層和具有寬帶覆蓋功能的編織網相結合的遮罩方法。 通常，網格遮罩覆蓋率越高，遮罩效果越好。