高速PCB信號線的布線基本原則

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高速PCB信號線的布線基本原則

在高速PCB設計過程中，特殊元件是指高頻部分的關鍵部件，電路中的核心部件，易受干擾的元件，高壓元件，熱量大的元件，以及一些元件。對于異性組件，需要仔細分析這些特殊組件的位置，以使布局符合電路功能和生產(chǎn)要求的要求。它們的不正確放置會產(chǎn)生電路兼容性問題，信號完整性問題，并導致PCB設計失敗。時鐘等關鍵的高速信號線，走線需要進行屏蔽處理，如果沒有屏蔽或只屏蔽了部分，都會造成EMI的泄漏。建議屏蔽線，每1000mil，打孔接地。
（1）合理選擇層數(shù)：pcb設計盡可能縮短高頻元件之間的連接，盡量減少其分布參數(shù)和相互的電磁干擾。易受干擾的元件不應太靠近，輸入和輸出應盡可能遠。這也是降低干擾的有效手段。合理選擇層數(shù)，可以大幅度地降低PCB尺寸，充分利用中間層來設置屏蔽，更好地實現(xiàn)就近接地，有效地降低寄生電感，有效地縮短信號的傳輸長度，大幅度地降低信號間的交叉干擾等。所有這些都有利于高頻電路的可靠工作。有資料顯示，同種材料的4層板要比雙面板的噪聲低20dB，但是板層數(shù)越高，制造工藝越復雜，成本也越高。
（2）高速電路器件管腳間的引線彎折越少越好。高速電路布線的引線較好采用全直線，需要彎折，可用45°折線或圓弧線，這樣可以減少高頻信號對外的發(fā)射和相互間的耦合。
（3）高速電路器件管腳間的引線越短越好：滿足布線較短的較有效手段是在自動布線前對重點高速網(wǎng)絡進行布線預約。
（4）引線層間的交替越少越好：所謂減少引線的層間交疊，是指減少元器件連接過程中所用的過孔。一個過孔可帶來約0.5pF的分布電容，減少過孔數(shù)能顯著提高速度。
（5）注意平行交叉干擾：若無法避免平行分布，可在平行信號線的反面布置大面積的地線，從而大幅度地降低干擾。同層內(nèi)平行布線幾乎無法避免，但是在相鄰的兩個層的布線方向務必取為相互垂直，在高頻電路布線中較好在相鄰層分別進行水平和豎直布線。在無法避免同層內(nèi)平行布線時，可以在PCB反面大面積敷設地線來降低干擾。這是針對常用的雙面板而言的，在使用多層板時可利用中間的電源適配器層來實現(xiàn)這一功能。經(jīng)過覆銅的PCB，除能提高高頻抗干擾能力以外，還對散熱、提高PCB強度等有很大好處。另外，若在金屬機箱上的PCB固定處加上鍍錫柵條，則不僅可以提高固定強度、保障接觸良好，還可利用金屬機箱構成合適的公共線。
（6）底線包圍：對特別重要的信號線或局部單元實施地線包圍的措施。對時鐘等單元局部進行包地處理對高速系統(tǒng)也將非常有益。
（7）走線避免成環(huán)：各類信號布線不能形成環(huán)路，也不能形成電流環(huán)路。
（8）每個集成電路塊的附近應設置1個高頻去耦電容。
（9）對于可調節(jié)元件的布局，如電位器，可調電感器，可變電容器，微動開關等，應考慮整個扳手的結構要求。當結構允許時，應使用一些常用的開關。將它放在一個容易到達的地方。組件的布局是平衡的，密度是密集的，并且它不是頭重腳輕的。
2．地線設計
在電子設備中,接地是控制干擾的重要方法。如果能將接地和屏蔽正確結合起來使用，可解決大部分的干擾問題。在電子設備中，地線結構大致有系統(tǒng)地、機殼地（屏蔽地）、數(shù)字地（邏輯地）和模擬地等。PCB地線設計中需注意的幾個問題。
1）正確選擇單點接地與多點接地　在低頻電路中，信號的工作頻率通常小于1MHz，布線和元器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大，因而應采用一點接地方式。當信號工作頻率大于10MHz時，地線阻抗將變得很大，此時應盡量降低地線阻抗，應采用就近多點接地方式。當工作頻率在1～10MHz時，如果采用一點接地方式，其地線長度不應超過波長的1/20，否則應采用多點接地方式。
2）將數(shù)字電路與模擬電路分開　當PCB上既有高速邏輯電路，又有線性電路時，應使它們盡量分開，兩者的地線不要相混，并且分別與電源適配器端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。
3）盡量加粗接地線　若接地線很細，接地電位將隨電流的變化而變化，導致電子設備的定時信號電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞。因此，應盡量將接地線加粗，使它能通過3倍于PCB的允許電流。若有可能，接地線的寬度應大于3mm。
4）將接地線構成閉環(huán)路　某些元件或導線可能具有較高的電位差，應增加其距離以避免放電引起的意外短路。高壓元件應放置在無法用手觸及的地方。設計僅由數(shù)字電路組成的PCB的地線系統(tǒng)時，應將地線設計成閉環(huán)路，這樣可以明顯地提高抗噪聲能力。其原因在于，PCB上有很多集成電路元器件，尤其遇有耗電多的元器件時，因受地線粗細的限制，會在地線上產(chǎn)生較大的電位差，從而引起抗噪聲能力下降。若將地線構成環(huán)路，則會縮小電位差，從而提高電子設備的抗噪聲能力。
5）按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。
6）放置器件時要考慮以后的焊接，不要太密集。
產(chǎn)品的成功在于注重內(nèi)在質量。第二是考慮整體美學，這兩者都是更的板，成為一個成功的產(chǎn)品。質量主要歸功于電路板生產(chǎn)的材料和制造工藝，整體美學必須依賴于PCB設計工程師的原理圖設計的美學。

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| 發(fā)布時間：2019.07.20 來源：電源適配器廠家

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