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PCB高速信号电路设计的三大布线技巧详解

  PCB板的设计是电子工程师的必修课,而想要设计出一块完美的PCB板也并不是看上去的那么容易。一块完美的PCB板不仅需要做到元件选择和设置合理,还需要具备良好的信号传导性能。本文将会就PCB高速信号电路设计中的布线技巧知识,展开详细介绍和分享,希望能够对大家的工作有所帮助。

  合理使用多层板进行PCB布线

  在PCB板的实际设计过程中,大部分工程师都会选择使用多层板来完成高速信号布线工作,这种多层板既是必不可少的组成部分,也是帮助工程师降低电路干扰的有效手段。在利用多层板来完成PCB的高速信号电路设计时,工程师需要合理的选择层数来降低印制板尺寸,充分利用中间层来设置屏蔽,实现就近接地,能有效降低寄生电感,缩短信号传输长度,降低信号间的交叉干扰等等,所有这些方法对高速电路的可靠性工作都是非常有利的。

  除了上面所提到的几种利用多层板提升PCB信号传输可靠性的方法外,还有一部分权威资料显示,同种材料时四层板要比双面板的噪声低20dB。引线弯折越少越好,最好采用全直线,需要转折,可用45度折线或圆弧转折,可以减小高速信号对外的发射和相互间的耦合,减少信号的辐射和反射。

  高速电路器件管脚间的引线越短越好

  在进行PCB高速信号电路的设计和布线过程中,工程师需要尽可能的缩短高速电路器件管脚之间的引线,以为引线越长,带来的分布电感和分布电容值越大,这将会导致高速电路系统发生反射、振荡等。

  除了要尽可能的缩短高速电路元件管脚之间的引线之外,在PCB布线的过程中,各个高速电路器件管脚间的引线层间交替越少越好,就是元件连接过程中所用的过孔越少越好。通常来说,一个过孔可带来约0.5pF的分布电容,这将导致电路的延时明显增加。同时,高速电路布线要注意信号线近距离平行走线所引入的“交叉干扰”,若无法避免平行分布,可以在平行信号线的反面布置大面积的“地”来减少干扰。在相邻的两个层,走线的方向务必取为相互垂直。

  对特别重要的信号线或局部单元实施地线包围

  在进行PCB板的布线设计过程中,工程师可以对一些非常重要的信号线采用地线包围的方法,可在如时钟信号、高速模拟信号等这些不易受到干扰的信号走线的同时在外围加上保护的地线,将要保护的信号线夹在中间。因为在设计的过程中,各类信号走线是不能形成环路的,同样地线也不能形成电流环路。而如果产生环路布线电路则将在系统中产生很大的干扰。采用地线包围信号线的布线方法,能有效的避免布线时形成环路。应该在每个集成电路块的附近设置一个或几个高频去耦电容。模拟地线、数字地线等接往公共地线时要用高频扼流环节。某些高速信号线应特殊处理:差分信号要求在同一层上且尽可能的靠近平行走线,差分信号线之间不允许插入任何信号,并要求等长。

  除了上面提到的几种设计方法外,在进行PCB信号线布线设计时,工程师还应该尽量避免高速信号布线分枝或形成树桩。高频信号线走在表层容易产生较大的电磁辐射,将高频信号线布线在电源和地线之间,通过电源和底层对电磁波的吸收,所产生的辐射将减少很多。

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