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              高頻電路設計需要知道的布線技巧

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              高頻電路設計需要知道的布線技巧

              2021-07-28 13:57:16

              高頻電路往往具有高集成度和高布線密度。 多層板的使用不僅是布線所必需的,也是減少干擾的有效手段。 在PCB Layout階段,合理選擇具有一定層數的印制板尺寸,可以充分利用中間層設置屏蔽,更好地實現就近接地,有效降低寄生電感,縮短信號 傳輸長度,同時仍然保持較大的所有這些方法都有利于高頻電路的可靠性,例如信號交叉干擾的幅度減小。


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              同樣材質,四層板的噪音比雙面板低20dB。然而,也有一個問題。 PCB半層數越多,制造工藝越復雜,單位成本越高。這就要求除了選擇合適的PCB板層數,合理的元器件布局方案,采用正確的布線規則來完成設計。下面總結一些高頻布線的經驗:


              1、高頻電路器件引腳間的引線層交替越少越好


              所謂“引線的層間交替越少越好”是指元件連接過程中使用的過孔(Via)越少越好。一個過孔可以帶來大約0.5pF的分布電容,減少過孔的數量可以顯著提高速度并減少數據錯誤的可能性。


              2、高頻電路器件引腳之間的引線越短越好


              信號的輻射強度與信號線的走線長度成正比。高頻信號引線越長,就越容易耦合到靠近它的組件。因此,對于時鐘、晶振、DDR數據等信號,LVDS線、USB線、HDMI線等高頻信號線都要求盡量短。


              3、高速電子器件引腳之間的引線彎曲越少越好


              高頻電路布線的引出線盡量采用全直線,需要轉彎??梢杂?5度折線或圓弧轉彎。此要求僅用于提高低頻電路中銅箔的固定強度,而在高頻電路中則滿足此要求。一個要求可以減少高頻信號的外部發射和相互耦合。


              4、注意信號線平行近距離引入的“串擾”


              高頻電路布線要注意信號線緊密平行走線引入的“串擾”。串擾是指未直接連接的信號線之間的耦合現象。由于高頻信號以電磁波的形式沿傳輸線傳輸,信號線將起到天線的作用,電磁場的能量會在傳輸線周圍發射。由于信號之間電磁場的相互耦合,會產生不需要的噪聲信號。稱為串擾(Crosstalk)。 PCB層的參數、信號線的間距、驅動端和接收端的電氣特性、信號線端接方式等都會對串擾產生一定的影響。因此,為了減少高頻信號的串擾,接線時要求盡量做到以下幾點:


              (1)在布線空間允許的情況下,在串擾比較嚴重的兩根線之間插入地線或地平面,可以起到隔離和減少串擾的作用;


              (2)當信號線周圍的空間存在時變電磁場時,如果無法避免平行分布,可以在平行信號線的對側布置大面積的“地”,以大大提高減少干擾;


              (3)在布線空間允許的情況下,增加相鄰信號線的間距,減少信號線的平行長度,盡量使時鐘線垂直于關鍵信號線而不是平行;


              (4)如果幾乎無法避免同層平行布線,則相鄰兩層布線方向必須相互垂直;


              (5)在數字電路中,通常的時鐘信號是邊沿變化快的信號,具有很高的外部串擾。因此,在設計時,時鐘線周圍應有地線,并應多使用地線孔,以減少分布電容,從而減少串擾;


              (6)對于高頻信號時鐘,盡量使用低壓差分時鐘信號和地線方式,注意地線打孔的完整性;


              (7) 不用的輸入端不要懸空,而是接地或接電源(電源在高頻信號回路中也是接地的),因為懸空線可能相當于發射天線,接地可以抑制傳輸。實踐證明,用這種方法消除串擾有時可以立竿見影。


              5、將高頻數字信號的地線與模擬信號的地線分開


              模擬地線、數字地線等接公共地線時,使用高頻扼流磁珠連接


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