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高频线路板设计方法

发布时间 :2016-05-06 16:29 阅读 : 来源 :技术文章责任编辑 :深圳宏力捷PCB设计部
随着线路板技术的发展,现在的线路板线宽线距越来越小,还采用多层板来布局,有些的加入阻抗要求的高频电路板被广泛应用。高频电路板一般会利用中间层来设置屏蔽,也会实现更近接地原则。降低寄生电感以及缩短信号传输发度,大很大程度地降低信号交叉干扰等。随着层数的增加,成本也越高,这样就会要求我们设计PCB的时候,尽可能的用最合理的布局来完成布线。
 
高频线路板设计有以下几点需要注意:
1、必须要保证阻抗信号线的匹配。
信号在传输的过程中,当阻抗不匹配的时候,信号就会在传输通道中发生信号的反射,反射会使合成信号形成过冲,导致信号在逻辑门限附近波动。
 
消除反射的根本办法是使传输信号的阻抗良好匹配,由于负载阻抗与传输线的特性阻抗相差越大反射也越大,所以应尽可能使信号传输线的特性阻抗与负载阻抗相等。同时还要注意PCB上的传输线不能出现突变或拐角,尽量保持传输线各点阻抗连续,否则在传输线各段之间也将会出现反射。这就要求在进行高速PCB布线时,必须要遵守以下布线规则:
(1)LVDS布线规则。要求LVDS信号差分走线,线宽7mil,线距6mil,目的是控制HDMI的差分信号对阻抗为100+-15%欧姆;
(2)USB布线规则。要求USB信号差分走线,线宽10mil,线距6mil,地线和信号线距6mil;
(3)HDMI布线规则。要求HDMI信号差分走线,线宽10mil,线距6mil,每两组HDMI差分信号对的间距超过20mil;
(4)DDR布线规则。DDR1走线要求信号尽量不走过孔,信号线等宽,线与线等距,走线必须满足2W原则,以减少信号间的串扰,对DDR2及以上的高速器件,还要求高频数据走线等长,以保证信号的阻抗匹配。
 
2、尽量不走形成环路的线。
 
3、调频线路元器件管脚间的引线层间交替越少越好。
“引线的层间交替越少越好”指的是元件连接过程中所用的过孔(Via)越少越好。一个过孔可带来约0.5pF的分布电容,减少过孔数能显着提高速度和减少数据出错的可能性。
 
4、电子元器件管脚间的引线弯折越少越好。
信号的辐射强度是和信号线的走线长度成正比的,高频的信号引线越长,它就越容易耦合到靠近它的元器件上去,所以对于诸如信号的时钟、晶振、DDR的数据、LVDS线、USB线、HDMI线等高频信号线都是要求尽可能的走线越短越好。
 
5、高频电路元吕件管脚之间的引线越短越好。
信号的辐射强度是和信号线的走线长度成正比的,高频的信号引线越长,它就越容易耦合到靠近它的元器件上去,所以对于诸如信号的时钟、晶振、DDR的数据、LVDS线、USB线、HDMI线等高频信号线都是要求尽可能的走线越短越好。
 
6、高频数字信号的地线和模拟信号地线做隔离。
 
7、为了减少高频信号的串扰,在布线的时候要求尽可能的做到以下几点:
(1)在布线空间允许的条件下,在串扰较严重的两条线之间插入一条地线或地平面,可以起到隔离的作用而减少串扰;
(2)当信号线周围的空间本身就存在时变的电磁场时,若无法避免平行分布,可在平行信号线的反面布置大面积“地”来大幅减少干扰;
(3)在布线空间许可的前提下,加大相邻信号线间的间距,减小信号线的平行长度,时钟线尽量与关键信号线垂直而不要平行;
(4)如果同一层内的平行走线几乎无法避免,在相邻两个层,走线的方向务必却为相互垂直;
(5)在数字电路中,通常的时钟信号都是边沿变化快的信号,对外串扰大。所以在设计中,时钟线宜用地线包围起来并多打地线孔来减少分布电容,从而减少串扰;
(6)对高频信号时钟尽量使用低电压差分时钟信号并包地方式,需要注意包地打孔的完整性;
(7)闲置不用的输入端不要悬空,而是将其接地或接电源(电源在高频信号回路中也是地),因为悬空的线有可能等效于发射天线,接地就能抑制发射。实践证明,用这种办法消除串扰有时能立即见效。


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