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    PCB設計高頻電路板的布線技巧和注意事項詳細概述

    放大字體  縮小字體 發布日期:2018-10-16  瀏覽次數:192
    核心提示:信號傳輸高頻化和高速數字化,迫使PCB走向微小孔與埋/盲孔化、導線精細化、介質層均勻薄型化,高頻高速高密度多層PCB設計技術已成為一個重要的研究領域

    隨著電子技術快速發展,以及無線通信技術在各領域的廣泛應用,高頻、高速、高密度已逐步成為現代電子產品的顯著發展趨勢之一。信號傳輸高頻化和高速數字化,迫使PCB走向微小孔與埋/盲孔化、導線精細化、介質層均勻薄型化,高頻高速高密度多層PCB設計技術已成為一個重要的研究領域。本文首先對高頻電路板做了簡單介紹,其次闡述了PCB設計高頻電路板布線技巧,最后介紹了PCB設計高頻電路板布線注意事項,具體的跟隨小編一起來了解一下。

    高頻電路板簡介

    高頻電路板是電磁頻率較高的特種電路板,一般來說,高頻可定義為頻率在1GHz以上。其各項物理性能、精度、技術參數要求非常高,常用于汽車防碰撞系統、衛星系統、無線電系統等領域。

    該實用新型提供的這種高頻電路板,于芯板中空槽的上開口和下開口邊緣處設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流膠不會進入中空槽內,即一次壓合即可完成粘接操作,較現有技術需經二次壓合才能完成的高頻電路板,該實用新型中的高頻電路板結構簡單,成本低,易于制造。

    PCB設計高頻電路板布線技巧

    1、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,需要轉折,可用45度折線或者圓弧轉折,這種要求在低頻電路中僅僅用于提高銅箔的固著強度,而在高頻電路中,滿足這一要求卻可以減少高頻信號對外的發射和相互間的耦合。

    2、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。

    3、高頻電路器件管腳間的引線越短越好

    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。

    4、注意信號線近距離平行走線引入的“串擾”

    高頻電路布線要注意信號線近距離平行走線所引入的“串擾”,串擾是指沒有直接連接的信號線之間的耦合現象。由于高頻信號沿著傳輸線是以電磁波的形式傳輸的,信號線會起到天線的作用,電磁場的能量會在傳輸線的周圍發射,信號之間由于電磁場的相互耦合而產生的不期望的噪聲信號稱為串擾(Crosstalk)。PCB板層的參數、信號線的間距、驅動端和接收端的電氣特性以及信號線端接方式對串擾都有一定的影響。所以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)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;

    (2)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;

    (3)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;

    (4)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;

    (5)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;

    (6)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;

    (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。

    5、集成電路塊的電源引腳增加高頻退藕電容

    每個集成電路塊的電源引腳就近增一個高頻退藕電容。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。

    6、高頻數字信號的地線和模擬信號地線做隔離

    模擬地線、數字地線等接往公共地線時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互聯。高頻數字信號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,高頻數字信號的地線還常常帶有非常豐富的高頻信號的諧波分量,當直接連接數字信號地線和模擬信號地線時,高頻信號的諧波就會通過地線耦合的方式對模擬信號進行干擾。所以通常情況下,對高頻數字信號的地線和模擬信號的地線是要做隔離的,可以采用在合適位置單點互聯的方式,或者采用高頻扼流磁珠互聯的方式。

    7、避免走線形成的環路

    各類高頻信號走線盡量不要形成環路,若無法避免則應使環路面積盡量小。

    PCB設計高頻電路板布線注意事項

    1、合理選擇層數

    在PCB設計中對高頻電路板布線時,利用中間內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、縮短信號線長度、降低信號間的交叉干擾,一般情況下,四層板比兩層板的噪聲低20dB。

    2、走線方式

    在PCB設計中對高頻電路板布線時,走線必須按照45°角拐彎,這樣可以減小高頻信號的發射和相互之間的耦合。

    3、走線長度

    在PCB設計中對高頻電路板布線時,走線長度越短越好,兩根線并行距離越短越好。

    4、過孔數量

    在PCB設計中對高頻電路板布線時,過孔數量越少越好。

    5、層間布線方向

    在PCB設計中對高頻電路板布線時,層間布線方向應該取垂直方向,就是頂層為水平方向,底層為垂直方向,這樣可以減小信號間的干擾。

    6、敷銅

    在PCB設計中對高頻電路板布線時,增加接地的敷銅可以減小信號間的干擾。

    7、包地

    在PCB設計中對高頻電路板布線時,對重要的信號線進行包地處理,可以顯著提高該信號的抗干擾能力,當然還可以對干擾源進行包地處理,使其不能干擾其它信號。

    8、信號線

    在PCB設計中對高頻電路板布線時,信號走線不能環路,需要按照菊花鏈方式布線。

    9、去耦電容

    在PCB設計中對高頻電路板布線時,在集成電路的電源端跨接去耦電容。

    10、高頻扼流

    在PCB設計中對高頻電路板布線時,數字地、模擬地等連接公共地線時要接高頻扼流器件,一般是中心孔穿有導線的高頻鐵氧體磁珠。

     
    關鍵詞: PCB 高頻電路器件 智能化

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