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高頻線路板設(shè)計(jì)方法

發(fā)布時(shí)間 :2016-05-06 16:29 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCB設(shè)計(jì)部
隨著線路板技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)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(yīng)用。高頻電路板一般會(huì)利用中間層來設(shè)置屏蔽,也會(huì)實(shí)現(xiàn)更近接地原則。降低寄生電感以及縮短信號傳輸發(fā)度,大很大程度地降低信號交叉干擾等。隨著層數(shù)的增加,成本也越高,這樣就會(huì)要求我們設(shè)計(jì)PCB的時(shí)候,盡可能的用最合理的布局來完成布線。
 
高頻線路板設(shè)計(jì)有以下幾點(diǎn)需要注意:
1、必須要保證阻抗信號線的匹配。
信號在傳輸?shù)倪^程中,當(dāng)阻抗不匹配的時(shí)候,信號就會(huì)在傳輸通道中發(fā)生信號的反射,反射會(huì)使合成信號形成過沖,導(dǎo)致信號在邏輯門限附近波動(dòng)。
 
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(fù)載阻抗與傳輸線的特性阻抗相差越大反射也越大,所以應(yīng)盡可能使信號傳輸線的特性阻抗與負(fù)載阻抗相等。同時(shí)還要注意PCB上的傳輸線不能出現(xiàn)突變或拐角,盡量保持傳輸線各點(diǎn)阻抗連續(xù),否則在傳輸線各段之間也將會(huì)出現(xiàn)反射。這就要求在進(jìn)行高速PCB布線時(shí),必須要遵守以下布線規(guī)則:
(1)LVDS布線規(guī)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(guī)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(guī)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(guī)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?dāng)_,對DDR2及以上的高速器件,還要求高頻數(shù)據(jù)走線等長,以保證信號的阻抗匹配。
 
2、盡量不走形成環(huán)路的線。
 
3、調(diào)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(gè)過孔可帶來約0.5pF的分布電容,減少過孔數(shù)能顯著提高速度和減少數(shù)據(jù)出錯(cuò)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(qiáng)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(shí)鐘、晶振、DDR的數(shù)據(jù)、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(qiáng)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(shí)鐘、晶振、DDR的數(shù)據(jù)、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(shù)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?dāng)_,在布線的時(shí)候要求盡可能的做到以下幾點(diǎn):
(1)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)_;
(2)當(dāng)信號線周圍的空間本身就存在時(shí)變的電磁場時(shí),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(shí)鐘線盡量與關(guān)鍵信號線垂直而不要平行;
(4)如果同一層內(nèi)的平行走線幾乎無法避免,在相鄰兩個(gè)層,走線的方向務(wù)必卻為相互垂直;
(5)在數(shù)字電路中,通常的時(shí)鐘信號都是邊沿變化快的信號,對外串?dāng)_大。所以在設(shè)計(jì)中,時(shí)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?dāng)_;
(6)對高頻信號時(shí)鐘盡量使用低電壓差分時(shí)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?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)能立即見效。


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