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PCB印刷電路板設計高頻布線的技巧

時間:2019-01-14 13:28:06來源:不詳 作者:admin 點擊:
(1)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的,也是降低干擾的有效手段。(2)高速電路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

(1)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的,也是降低干擾的有效手段。

(2)高速電路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°折線或圓弧轉折,滿足這一要求可以減少高頻信號對外的發射和相互間的耦合

(3)高頻電路器件管腳間的引線越短越好。

(4)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,據測,一個過孔可帶來約0.5 pF的分布電容,減少過孔數能顯著提高速度。

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(5)高頻電路布線要注意信號線近距離平行走線所引入的“交叉干擾”,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”來大幅度減少干擾。同一層內的平行走線幾乎無法避免,但是在相鄰的兩個層,走線的方向務必取為相互垂直。

(6)對特別重要的信號線或局部單元實施地線包圍的措施,即繪制所選對象的外輪廓線。利用此功能,可以自動地對所選定的重要信號線進行所謂的“包地”處理,當然,把此功能用于時鐘等單元局部進行包地處理對高速系統也將非常有益。

(7)各類信號走線不能形成環路,地線也不能形成電流環路。

(8)每個集成電路塊的附近應設置一個高頻去耦電容。

(9)模擬地線、數字地線等接往公共地線時要用高頻扼流環節。在實際裝配高頻扼流環節時用的往往是中心孔穿有導線的高頻鐵氧體磁珠,在電路原理圖上對它一般不予表達,由此形成的網絡表(netlist)就不包含這類元件,布線時就會因此而忽略它的存在。針對此現實,可在原理圖中把它當做電感,在PCB元件庫中單獨為它定義一個元件封裝,布線前把它手工移動到靠近公共地線匯合點的合適位置上。

(10)模擬電路與數字電路應分開布置,獨立布線后應單點連接電源和地,避免相互干擾。

(11)DSP、片外程序存儲器和數據存儲器接入電源前, 應加濾波電容并使其盡量靠近芯片電源引腳,以濾除電源噪聲。另外,在DSP與片外程序存儲器和數據存儲器等關鍵部分周圍建議屏蔽,可減少外界干擾。

(12)片外程序存儲器和數據存儲器應盡量靠近DSP芯片放置, 同時要合理布局, 使數據線和地址線長短基本保持一致,尤其當系統中有多片存儲器時要考慮時鐘線到各存儲器的時鐘輸入距離相等或可以加單獨的可編程時鐘驅動芯片。對于DSP系統而言,應選擇存取速度與DSP相仿的外部存儲器,不然DSP的高速處理能力將不能充分發揮。DSP指令周期為納秒級,因而DSP硬件系統中最易出現的問題是高頻干擾,因此在制作DSP硬件系統的印制電路板(PCB)時,應特別注意對地址線和數據線等重要信號線的布線要做到正確合理。布線時盡量使高頻線短而粗,且遠離易受干擾的信號線,如模擬信號線等。當DSP周圍電路較復雜時,建議將DSP及其時鐘電路、復位電路、片外程序存儲器、數據存儲器制作成最小系統,以減少干擾。

(13)當本著以上原則,熟練設計工具的使用技巧以后,經過手工布線完成后,高頻電路為了提高系統的靠性和可生產性,一般都需要利用高級的PCB仿真軟件進行仿真。

限于篇幅本文不對具體的仿真做詳細介紹,但給大家的建議是如果有條件一定要對系統做仿真,這里給對幾個基本的概念。

給大家做一個基本的說明。

什么是電磁干擾(EMI)和電磁兼容性(EMC)?

電磁干擾(Electromagnetic InteRFerence)有傳導干擾和輻射干擾兩種。傳導干擾是指通過導電介質把一個電網絡上的信號耦合(干擾)到另一個電網絡。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合(干擾)到另一個電網絡。在高速PCB及系統設計中,高頻信號線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源,能發射電磁波并影響其他系統或本系統內其他子系統的正常工作。

什么是信號完整性(signal integrity)?

信號完整性是指信號在信號線上的質量。信號具有良好的信號完整性是指當在需要的時候,具有所必需達到的電壓電平數值。差的信號完整性不是由某一單一因素導致的,而是板級設計中多種因素共同引起的。主要的信號完整性問題包括反射、振蕩、地彈、串擾等。

什么是反射(reflecTIon)?

反射就是在傳輸線上的回波。信號功率(電壓和電流)的一部分傳輸到線上并達到負載處,但是有一部分被反射了。如果源端與負載端具有相同的阻抗,反射就不會發生了。源端與負載端阻抗不匹配會引起線上反射,負載將一部分電壓反射回源端。如果負載阻抗小于源阻抗,反射電壓為負,反之,如果負載阻抗大于源阻抗,反射電壓為正。布線的幾何形狀、不正確的線端接、經過連接器的傳輸及電源平面的不連續等因素的變化均會導致此類反射。w w w . d z i u u . c o m

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