高速PCB布線實踐指南

　　布線和屏蔽

　　PCB上存在各種各樣的模擬和數(shù)字信號，包括從高到低的電壓或電流，從DC到GHz頻率范圍。保證這些信號不相互干擾是非常困難的。

　　回顧前面“誰都別信”部分的建議，最關(guān)鍵的是預(yù)先思考并且為了如何處理PCB上的信號制定出一個計劃。重要的是注意哪些信號是敏感信號并且確定必須采取何種措施來保證信號的完整性。接地平面為電信號提供一個公共參考點，也可以用于屏蔽。如果需要進(jìn)行信號隔離，首先應(yīng)該在信號印制線之間留出物理距離。下面是一些值得借鑒的實踐經(jīng)驗：

　　* 減小同一PCB中長并聯(lián)線的長度和信號印制線間的接近程度可以降低電感耦合。

　　* 減小相鄰層的長印制線長度可以防止電容耦合。

　　* 需要高隔離度的信號印制線應(yīng)該走不同的層而且——如果它們無法完全隔離的話——應(yīng)該走正交印制線，而且將接地平面置于它們之間。正交布線可以將電容耦合減至最小，而且地線會形成一種電屏蔽。在構(gòu)成控制阻抗印制線時可以采用這種方法。

　　高頻(RF)信號通常在控制阻抗印制線上流動。就是說，該印制線保持一種特征阻抗，例如50 Ω(RF應(yīng)用中的典型值)。兩種最常見的控制阻抗印制線，微帶線4和帶狀線5都可以達(dá)到類似的效果，但是實現(xiàn)的方法不同。

　　微帶控制阻抗印制線，如圖13所示，可以用在PCB的任意一面；它直接采用其下面的接地平面作為其參考平面。

　　公式(6)可以用于計算一塊FR4板的特征阻抗。

　　H表示從接地平面到信號印制線之間的距離，W表示印制線寬度，T表示印制線厚度；全部尺寸均以密耳(mils)(10-3英寸)為單位。er表示PCB材料的介電常數(shù)。

　　帶狀控制阻抗印制線(參見圖14)采用了兩層接地平面，信號印制線夾在其中。這種方法使用了較多的印制線，需要的PCB層數(shù)更多，對電介質(zhì)厚度變化敏感，而且成本更高—所以通常只用于要求嚴(yán)格的應(yīng)用中。

　　用于帶狀線的特征阻抗計算公式如公式(7)所示。

　　保護(hù)環(huán)，或者說“隔離環(huán)”，是運算放大器常用的另一種屏蔽方法，它用于防止寄生電流進(jìn)入敏感結(jié)點。其基本原理很簡單——用一條保護(hù)導(dǎo)線將敏感結(jié)點完全包圍起來，導(dǎo)線保持或者迫使它保持(低阻抗)與敏感結(jié)點相同的電勢，因此使吸收的寄生電流遠(yuǎn)離了敏感結(jié)點。圖15(a)示出了用于運算放大器反相配置和同相配置中的保護(hù)環(huán)的原理圖。圖15(b)示出用于SOT-23-5封裝中兩種保護(hù)環(huán)的典型布線方法。

　　結(jié)語

　　高水平的PCB布線對成功的運算放大器電路設(shè)計是很重要的，尤其是對高速電路。一個好的原理圖是好的布線的基礎(chǔ)；電路設(shè)計工程師和布線設(shè)計工程師之間的緊密配合是根本，尤其是關(guān)于器件和接線的位置問題。需要考慮的問題包括旁路電源，減小寄生效應(yīng)，采用接地平面，運算放大器封裝的影響，以及布線和屏蔽的方法?！?/p>