高頻PCB設(shè)計(jì)技巧

高頻PCB設(shè)計(jì)技巧

隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，以及無(wú)線通信技術(shù)在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，高頻、高速、高密度已逐步成為現(xiàn)代電子產(chǎn)品的顯著發(fā)展趨勢(shì)之一。信號(hào)傳輸高頻化和高速數(shù)字化，迫使PCB走向微小孔與埋/盲孔化、導(dǎo)線精細(xì)化、介質(zhì)層均勻薄型化，高頻高速高密度多層PCB設(shè)計(jì)技術(shù)已成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。這次，我們主要來(lái)了解下高頻PCB設(shè)計(jì)的一些實(shí)用技巧。

對(duì)于高頻，很多人的理解就是較高的信號(hào)頻率，雖然不能說(shuō)這種看法有誤，但對(duì)于高速電子設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)，理解應(yīng)當(dāng)更為深刻，我們除了關(guān)心信號(hào)的固有頻率，還應(yīng)當(dāng)考慮信號(hào)****時(shí)，同時(shí)伴隨產(chǎn)生的高階諧波的影響，一般使用下面這個(gè)公式來(lái)做定義信號(hào)的****帶寬，有時(shí)也稱為EMI****帶寬：F=1/(Tr*π)， F是頻率(GHz);Tr(納秒)指信號(hào)的上升時(shí)間或下降時(shí)間。

通常當(dāng)F>100MHz的時(shí)候，就可以稱為高頻電路。所以，在數(shù)字電路中，是否是高頻電路，并不在于信號(hào)頻率的高低，而主要是取決于上升沿和下降沿。根據(jù)這個(gè)公式可以推算，當(dāng)上升時(shí)間小于3.185ns左右的時(shí)候，就可認(rèn)為是高頻電路。在PCB業(yè)界將****帶寬F>300MHz稱為高頻信號(hào)，在此頻率下的信號(hào)也稱之為微波。

高頻PCB設(shè)計(jì)技巧：

1、高頻數(shù)字信號(hào)的地線和模擬信號(hào)地線做隔離：模擬地線、數(shù)字地線等接往公共地線時(shí)要用高頻扼流磁珠連接或者直接隔離并選擇合適的地方單點(diǎn)互聯(lián)。高頻數(shù)字信號(hào)的地線的地電位一般是不一致的，兩者直接常常存在一定的電壓差。而且，高頻數(shù)字信號(hào)的地線還常常帶有非常豐富的高頻信號(hào)的諧波分量，當(dāng)直接連接數(shù)字信號(hào)地線和模擬信號(hào)地線時(shí)，高頻信號(hào)的諧波就會(huì)通過(guò)地線耦合的方式對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行干擾。所以通常情況下，對(duì)高頻數(shù)字信號(hào)的地線和模擬信號(hào)的地線是要做隔離的，可以采用在合適位置單點(diǎn)互聯(lián)的方式，或者采用高頻扼流磁珠互聯(lián)的方式。

2、集成電路塊的電源引腳增加高頻退藕電容：每個(gè)集成電路塊的電源引腳就近增一個(gè)高頻退藕電容。增加電源引腳的高頻退藕電容，可以有效地抑制電源引腳上的高頻諧波形成干擾。

3、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****和相互間的耦合。

4、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(guò)程中所用的過(guò)孔(Via)越少越好。據(jù)測(cè)，一個(gè)過(guò)孔可帶來(lái)約0.5pF的分布電容，減少過(guò)孔數(shù)能顯著提高速度和減少數(shù)據(jù)出錯(cuò)的可能性。

5、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。

6、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(lái)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****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。

7、避免走線形成的環(huán)路：各類高頻信號(hào)走線盡量不要形成環(huán)路，若無(wú)法避免則應(yīng)使環(huán)路面積盡量小。