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高頻線路板設計方法

發布時間 :2016-05-06 16:29 閱讀 : 來源 :技術文章責任編輯 :深圳宏力捷PCB設計部
隨著線路板技術的發展,現在的線路板線寬線距越來越小,還采用多層板來布局,有些的加入阻抗要求的高頻電路板被廣泛應用。高頻電路板一般會利用中間層來設置屏蔽,也會實現更近接地原則。降低寄生電感以及縮短信號傳輸發度,大很大程度地降低信號交叉干擾等。隨著層數的增加,成本也越高,這樣就會要求我們設計PCB的時候,盡可能的用最合理的布局來完成布線。
 
高頻線路板設計有以下幾點需要注意:
1、必須要保證阻抗信號線的匹配。
信號在傳輸的過程中,當阻抗不匹配的時候,信號就會在傳輸通道中發生信號的反射,反射會使合成信號形成過沖,導致信號在邏輯門限附近波動。
 
消除反射的根本辦法是使傳輸信號的阻抗良好匹配,由于負載阻抗與傳輸線的特性阻抗相差越大反射也越大,所以應盡可能使信號傳輸線的特性阻抗與負載阻抗相等。同時還要注意PCB上的傳輸線不能出現突變或拐角,盡量保持傳輸線各點阻抗連續,否則在傳輸線各段之間也將會出現反射。這就要求在進行高速PCB布線時,必須要遵守以下布線規則:
(1)LVDS布線規則。要求LVDS信號差分走線,線寬7mil,線距6mil,目的是控制HDMI的差分信號對阻抗為100+-15%歐姆;
(2)USB布線規則。要求USB信號差分走線,線寬10mil,線距6mil,地線和信號線距6mil;
(3)HDMI布線規則。要求HDMI信號差分走線,線寬10mil,線距6mil,每兩組HDMI差分信號對的間距超過20mil;
(4)DDR布線規則。DDR1走線要求信號盡量不走過孔,信號線等寬,線與線等距,走線必須滿足2W原則,以減少信號間的串擾,對DDR2及以上的高速器件,還要求高頻數據走線等長,以保證信號的阻抗匹配。
 
2、盡量不走形成環路的線。
 
3、調頻線路元器件管腳間的引線層間交替越少越好。
“引線的層間交替越少越好”指的是元件連接過程中所用的過孔(Via)越少越好。一個過孔可帶來約0.5pF的分布電容,減少過孔數能顯著提高速度和減少數據出錯的可能性。
 
4、電子元器件管腳間的引線彎折越少越好。
信號的輻射強度是和信號線的走線長度成正比的,高頻的信號引線越長,它就越容易耦合到靠近它的元器件上去,所以對于諸如信號的時鐘、晶振、DDR的數據、LVDS線、USB線、HDMI線等高頻信號線都是要求盡可能的走線越短越好。
 
5、高頻電路元呂件管腳之間的引線越短越好。
信號的輻射強度是和信號線的走線長度成正比的,高頻的信號引線越長,它就越容易耦合到靠近它的元器件上去,所以對于諸如信號的時鐘、晶振、DDR的數據、LVDS線、USB線、HDMI線等高頻信號線都是要求盡可能的走線越短越好。
 
6、高頻數字信號的地線和模擬信號地線做隔離。
 
7、為了減少高頻信號的串擾,在布線的時候要求盡可能的做到以下幾點:
(1)在布線空間允許的條件下,在串擾較嚴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擾;
(2)當信號線周圍的空間本身就存在時變的電磁場時,若無法避免平行分布,可在平行信號線的反面布置大面積“地”來大幅減少干擾;
(3)在布線空間許可的前提下,加大相鄰信號線間的間距,減小信號線的平行長度,時鐘線盡量與關鍵信號線垂直而不要平行;
(4)如果同一層內的平行走線幾乎無法避免,在相鄰兩個層,走線的方向務必卻為相互垂直;
(5)在數字電路中,通常的時鐘信號都是邊沿變化快的信號,對外串擾大。所以在設計中,時鐘線宜用地線包圍起來并多打地線孔來減少分布電容,從而減少串擾;
(6)對高頻信號時鐘盡量使用低電壓差分時鐘信號并包地方式,需要注意包地打孔的完整性;
(7)閑置不用的輸入端不要懸空,而是將其接地或接電源(電源在高頻信號回路中也是地),因為懸空的線有可能等效于發射天線,接地就能抑制發射。實踐證明,用這種辦法消除串擾有時能立即見效。


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