高頻PCB布線的設(shè)計(jì)與技巧

　　PCB又被稱為印刷電路板(Printed Circuit Board)，它可以實(shí)現(xiàn)電子元器件間的線路連接和功能實(shí)現(xiàn)，也是電源電路設(shè)計(jì)中重要的組成部分。今天就將以本文來介紹在PCB設(shè)計(jì)中的高頻電路布線技巧。

　　多層板布線：

　　高頻電路往往集成度較高，布線密度大，采用多層板既是布線所必須，也是降低干擾的有效手段。在PCB Layout階段，合理的選擇一定層數(shù)的印制板尺寸，能充分利用中間層來設(shè)置屏蔽，更好地實(shí)現(xiàn)就近接地，并有效地降低寄生電感和縮短信號(hào)的傳輸長(zhǎng)度，同時(shí) 還能大幅度地降低信號(hào)的交叉干擾等，所有這些方法都對(duì)高頻電路的可靠性有利。同種材料時(shí)，四層板要比雙面板的噪聲低20dB。但是，同時(shí)也存在一個(gè)問 題，PCB半層數(shù)越高，制造工藝越復(fù)雜，單位成本也就越高，這就要求在進(jìn)行PCB Layout時(shí)，除了選擇合適的層數(shù)的PCB板，還需要進(jìn)行合理的元器件布局規(guī)劃，并采用正確的布線規(guī)則來完成設(shè)計(jì)。

　　1、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(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。

　　2、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。

　　3、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。

　　4、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)在傳輸線的周圍發(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 擾，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(hào)線周圍的空間本身就存在時(shí)變的電磁場(chǎng)時(shí)，若無法避免平行分布，可在平行信號(hào)線的反面布置大面積“地”來大幅減少干擾;

　　(3)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;

　　(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(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并多打地線孔來減少分布電容，從而減少串?dāng)_;

　　(6)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;

　　(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)能立即見效。