隨著電子技術(shù)快速發(fā)展,以及無(wú)線通信技術(shù)在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,高頻、高速、高密度已逐步成為現(xiàn)代電子產(chǎn)品的顯著發(fā)展趨勢(shì)之一。信號(hào)傳輸高頻化和高速數(shù)字化,迫使PCB走向微小孔與埋/盲孔化、導(dǎo)線精細(xì)化、介質(zhì)層均勻薄型化,高頻高速高密度多層PCB設(shè)計(jì)技術(shù)已成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。本文首先對(duì)高頻電路板做了簡(jiǎn)單介紹,其次闡述了PCB設(shè)計(jì)高頻電路板布線技巧,最后介紹了PCB設(shè)計(jì)高頻電路板布線注意事項(xiàng),具體的跟隨小編一起來(lái)了解一下?!?/div>
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關(guān)于PCB高頻電路板布線那些事
發(fā)布時(shí)間:2018-10-11 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】隨著電子技術(shù)快速發(fā)展,以及無(wú)線通信技術(shù)在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,高頻、高速、高密度已逐步成為現(xiàn)代電子產(chǎn)品的顯著發(fā)展趨勢(shì)之一。信號(hào)傳輸高頻化和高速數(shù)字化,迫使PCB走向微小孔與埋/盲孔化、導(dǎo)線精細(xì)化、介質(zhì)層均勻薄型化,高頻高速高密度多層PCB設(shè)計(jì)技術(shù)已成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。本文首先對(duì)高頻電路板做了簡(jiǎn)單介紹,其次闡述了PCB設(shè)計(jì)高頻電路板布線技巧,最后介紹了PCB設(shè)計(jì)高頻電路板布線注意事項(xiàng),具體的跟隨小編一起來(lái)了解一下。
隨著電子技術(shù)快速發(fā)展,以及無(wú)線通信技術(shù)在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,高頻、高速、高密度已逐步成為現(xiàn)代電子產(chǎn)品的顯著發(fā)展趨勢(shì)之一。信號(hào)傳輸高頻化和高速數(shù)字化,迫使PCB走向微小孔與埋/盲孔化、導(dǎo)線精細(xì)化、介質(zhì)層均勻薄型化,高頻高速高密度多層PCB設(shè)計(jì)技術(shù)已成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。本文首先對(duì)高頻電路板做了簡(jiǎn)單介紹,其次闡述了PCB設(shè)計(jì)高頻電路板布線技巧,最后介紹了PCB設(shè)計(jì)高頻電路板布線注意事項(xiàng),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(xiàng)物理性能、精度、技術(shù)參數(shù)要求非常高,常用于汽車(chē)防碰撞系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、無(wú)線電系統(tǒng)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(shè)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(nèi),即一次壓合即可完成粘接操作,較現(xiàn)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,易于制造。
PCB設(shè)計(jì)高頻電路板布線技巧
一、高速電子器件管腳間的引線彎折越少越好
高頻電路布線的引線最好采用全直線,需要轉(zhuǎn)折,可用45度折線或者圓弧轉(zhuǎn)折,這種要求在低頻電路中僅僅用于提高銅箔的固著強(qiáng)度,而在高頻電路中,滿(mǎn)足這一要求卻可以減少高頻信號(hào)對(duì)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層間交替越少越好
所謂“引線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(shù)能顯著提高速度和減少數(shù)據(jù)出錯(cuò)的可能性。
三、高頻電路器件管腳間的引線越短越好
信號(hào)的輻射強(qiáng)度是和信號(hào)線的走線長(zhǎng)度成正比的,高頻的信號(hào)引線越長(zhǎng),它就越容易耦合到靠近它的元器件上去,所以對(duì)于諸如信號(hào)的時(shí)鐘、晶振、DDR的數(shù)據(jù)、LVDS線、USB線、HDMI線等高頻信號(hào)線都是要求盡可能的走線越短越好。
四、注意信號(hào)線近距離平行走線引入的“串?dāng)_”
高頻電路布線要注意信號(hào)線近距離平行走線所引入的“串?dāng)_”,串?dāng)_是指沒(méi)有直接連接的信號(hào)線之間的耦合現(xiàn)象。由于高頻信號(hào)沿著傳輸線是以電磁波的形式傳輸?shù)?,信?hào)線會(huì)起到天線的作用,電磁場(chǎng)的能量會(huì)在傳輸線的周?chē)l(fā)射,信號(hào)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(hào)稱(chēng)為串?dāng)_(Crosstalk)。PCB板層的參數(shù)、信號(hào)線的間距、驅(qū)動(dòng)端和接收端的電氣特性以及信號(hào)線端接方式對(duì)串?dāng)_都有一定的影響。所以為了減少高頻信號(hào)的串?dāng)_,在布線的時(shí)候要求盡可能的做到以下幾點(diǎn):
(1)如果同一層內(nèi)的平行走線幾乎無(wú)法避免,在相鄰兩個(gè)層,走線的方向務(wù)必卻為相互垂直;
(2)在布線空間允許的條件下,在串?dāng)_較嚴(yán)重的兩條線之間插入一條地線或地平面,可以起到隔離的作用而減少串?dāng)_;
(3)當(dāng)信號(hào)線周?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(hào)線的反面布置大面積“地”來(lái)大幅減少干擾;
(4)在數(shù)字電路中,通常的時(shí)鐘信號(hào)都是邊沿變化快的信號(hào),對(duì)外串?dāng)_大。所以在設(shè)計(jì)中,時(shí)鐘線宜用地線包圍起來(lái)并多打地線孔來(lái)減少分布電容,從而減少串?dāng)_;
(5)對(duì)高頻信號(hào)時(shí)鐘盡量使用低電壓差分時(shí)鐘信號(hào)并包地方式,需要注意包地打孔的完整性;
(6)在布線空間許可的前提下,加大相鄰信號(hào)線間的間距,減小信號(hào)線的平行長(zhǎng)度,時(shí)鐘線盡量與關(guān)鍵信號(hào)線垂直而不要平行;
(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(hào)回路中也是地),因?yàn)閼铱盏木€有可能等效于發(fā)射天線,接地就能抑制發(fā)射。實(shí)踐證明,用這種辦法消除串?dāng)_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(shù)字信號(hào)的地線和模擬信號(hào)地線做隔離
模擬地線、數(shù)字地線等接往公共地線時(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(shù)字信號(hào)的地線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(shù)字信號(hào)的地線還常常帶有非常豐富的高頻信號(hào)的諧波分量,當(dāng)直接連接數(shù)字信號(hào)地線和模擬信號(hào)地線時(shí),高頻信號(hào)的諧波就會(huì)通過(guò)地線耦合的方式對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行干擾。所以通常情況下,對(duì)高頻數(shù)字信號(hào)的地線和模擬信號(hào)的地線是要做隔離的,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、避免走線形成的環(huán)路
各類(lèi)高頻信號(hào)走線盡量不要形成環(huán)路,若無(wú)法避免則應(yīng)使環(huán)路面積盡量小。
PCB設(shè)計(jì)高頻電路板布線注意事項(xiàng)
1)合理選擇層數(shù)
在PCB設(shè)計(jì)中對(duì)高頻電路板布線時(shí),利用中間內(nèi)層平面作為電源和地線層,可以起到屏蔽的作用,有效降低寄生電感、縮短信號(hào)線長(zhǎng)度、降低信號(hào)間的交叉干擾,一般情況下,四層板比兩層板的噪聲低 20dB。
2)走線方式
在PCB設(shè)計(jì)中對(duì)高頻電路板布線時(shí),走線必須按照 45°角拐彎,這樣可以減小高頻信號(hào)的發(fā)射和相互之間的耦合。
(3)走線長(zhǎng)度
在PCB設(shè)計(jì)中對(duì)高頻電路板布線時(shí),走線長(zhǎng)度越短越好,兩根線并行距離越短越好。
(4)過(guò)孔數(shù)量
在PCB設(shè)計(jì)中對(duì)高頻電路板布線時(shí),過(guò)孔數(shù)量越少越好。
5)層間布線方向
在PCB設(shè)計(jì)中對(duì)高頻電路板布線時(shí),層間布線方向應(yīng)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(hào)間的干擾。
6)敷銅
在PCB設(shè)計(jì)中對(duì)高頻電路板布線時(shí),增加接地的敷銅可以減小信號(hào)間的干擾。
7)包地
在PCB設(shè)計(jì)中對(duì)高頻電路板布線時(shí),對(duì)重要的信號(hào)線進(jìn)行包地處理,可以顯著提高該信號(hào)的抗干擾能力,當(dāng)然還可以對(duì)干擾源進(jìn)行包地處理,使其不能干擾其它信號(hào)。
8)信號(hào)線
在PCB設(shè)計(jì)中對(duì)高頻電路板布線時(shí),信號(hào)走線不能環(huán)路,需要按照菊花鏈方式布線。
9)去耦電容
在PCB設(shè)計(jì)中對(duì)高頻電路板布線時(shí),在集成電路的電源端跨接去耦電容。
10)高頻扼流
在PCB設(shè)計(jì)中對(duì)高頻電路板布線時(shí),數(shù)字地、模擬地等連接公共地線時(shí)要接高頻扼流器件,一般是中心孔穿有導(dǎo)線的高頻鐵氧體磁珠。
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