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PCB資訊

PCB資訊 - 高頻PCB畫線注意事項

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PCB資訊 - 高頻PCB畫線注意事項

高頻PCB畫線注意事項
2019-09-25
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隨著電子技術快速發展,以及無線通訊科技在各領域的廣泛應用,高頻、高速、高密度已逐步成為現代電子產品的顯著發展趨勢之一。 訊號傳輸高頻化和高速數位化,迫使PCB走向微小孔與埋/盲孔化、導線精細化、介質層均勻薄型化,高頻高速PCB設計科技已成為一個重要的研究領域。


高頻PCB是電磁頻率較高的特種電路板,一般來說,高頻可定義為頻率在1GHz以上。 其各項物理性能、精度、技術參數要求非常高,常用於汽車防碰撞系統、衛星系統、無線電系統等領域。


在實際工程操作中,高頻PCB板的選擇看似簡單,但仍有許多因素需要考慮。 今天為大家介紹一下在高頻PCB設計的時候,要考慮哪些因素。

高頻PCB

高頻PCB

1、高速電子器件管脚間的引線彎折越少越好

高頻電路畫線的引線最好採用全直線,需要轉折,可用45度折線或者圓弧轉折,這種要求在低頻電路中僅僅用於提高銅箔的固著强度,而在高頻電路中,滿足這一要求卻可以减少高頻訊號對外的發射和相互間的耦合。


2、高頻電路器件管脚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4.Via)越少越好。 一個過孔可帶來約0.5pF的分佈電容,减少過孔數能顯著提高速度和减少數據出錯的可能性。


3、高頻電路器件管脚間的引線越短越好

訊號的輻射强度是和訊號線的走線長度成正比的,高頻的訊號引線越長,它就越容易耦合到靠近它的元器件上去,所以對於諸如訊號的時鐘、晶振、DDR的數據、LVDS線、USB線、HDMI線等高頻訊號線都是要求盡可能的走線越短越好。


4、注意訊號線近距離平行走線引入的“串擾”

高頻電路畫線要注意訊號線近距離平行走線所引入的“串擾”,串擾是指沒有直接連接的訊號線之間的耦合現象。 由於高頻訊號沿著傳輸線是以電磁波的形式傳輸的,訊號線會起到天線的作用,電磁場的能量會在傳輸線的周圍發射,訊號之間由於電磁場的相互耦合而產生的不期望的雜訊訊號稱為串擾4.Crosstalk)。 PCB線路板層的參數、訊號線的間距、驅動端和接收端的電力特性以及訊號線端接管道對串擾都有一定的影響。 所以為了减少高頻訊號的串擾,在畫線的時候要求盡可能的做到以下幾點:

4.1)如果同一層內的平行走線幾乎無法避免,在相鄰兩個層,走線的方向務必卻為相互垂直。

4.2)在畫線空間允許的條件下,在串擾較嚴重的兩條線之間插入一條地線或地平面,可以起到隔離的作用而减少串擾。

4.3)當訊號線周圍的空間本身就存在時變的電磁場時,若無法避免平行分佈,可在平行訊號線的反面佈置大面積“地”來大幅减少干擾。

4.4)在數位電路中,通常的時鐘訊號都是邊沿變化快的訊號,對外串擾大。 所以在設計中,時鐘線宜用地線包圍起來並多打地線孔來减少分佈電容,從而减少串擾。

4.5)對高頻訊號時鐘儘量使用低電壓差分時鐘訊號並包地管道,需要注意包地打孔的完整性。

4.6)在畫線空間許可的前提下,加大相鄰訊號線間的間距,减小訊號線的平行長度,時鐘線儘量與關鍵訊號線垂直而不要平行。

4.7)閒置不用的輸入端不要懸空,而是將其接地或接電源4.電源在高頻訊號回路中也是地),因為懸空的線有可能等效於發射天線,接地就能抑制發射。 實踐證明,用這種辦法消除串擾有時能立即見效。


5、集成電路塊的電源引脚新增高頻退藕電容

每個集成電路塊的電源引脚就近增一個高頻退藕電容。 新增電源引脚的高頻退藕電容,可以有效地抑制電源引脚上的高頻諧波形成干擾。


6、高頻數位信號的地線和類比信號地線做隔離

類比地線、數位地線等接往公共地線時要用高頻扼流磁珠連接或者直接隔離並選擇合適的地方單點互聯。 高頻數位信號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,高頻數位信號的地線還常常帶有非常豐富的高頻訊號的諧波分量,當直接連接數位信號地線和類比信號地線時,高頻訊號的諧波就會通過地線耦合的管道對類比信號進行干擾。 所以通常情况下,對高頻數位信號的地線和類比信號的地線是要做隔離的,可以採用在合適位置單點互聯的管道,或者採用高頻扼流磁珠互聯的管道。


7、避免走線形成的環路

各類高頻訊號走線儘量不要形成環路,若無法避免則應使環路面積儘量小。


8、合理選擇層數

在PCB設計中對高頻PCB畫線時,利用中間內層平面作為電源和地線層,可以起到遮罩的作用,有效降低寄生電感、縮短訊號線長度、降低訊號間的交叉干擾,一般情况下,四層板比兩層板的雜訊低20dB。


9、走線管道

在PCB設計中對高頻PCB畫線時,走線必須按照45°角拐彎,這樣可以减小高頻訊號的發射和相互之間的耦合。


10、走線長度

在PCB設計中對高頻PCB畫線時,走線長度越短越好,兩根線並行距離越短越好。


11、過孔數量

在PCB設計中對高頻PCB畫線時,過孔數量越少越好。


12、層間畫線方向

在PCB設計中對高頻PCB畫線時,層間畫線方向應該取垂直方向,就是頂層為水准方向,底層為垂直方向,這樣可以减小訊號間的干擾。


13、敷銅

在PCB設計中對高頻PCB畫線時,新增接地的敷銅可以减小訊號間的干擾。


14、包地

在PCB設計中對高頻PCB畫線時,對重要的訊號線進行包地處理,可以顯著提高該訊號的抗干擾能力,當然還可以對干擾源進行包地處理,使其不能干擾其它訊號。


15、訊號線

在PCB設計中對高頻PCB畫線時,訊號走線不能環路,需要按照菊花鏈管道畫線。


16、去耦電容

在PCB設計中對高頻PCB畫線時,在集成電路的電源端跨接去耦電容。


17、高頻扼流

在PCB設計中對高頻PCB畫線時,數位地、類比地等連接公共地線時要接高頻扼流器件,一般是中心孔穿有導線的高頻鐵氧體磁珠。


今天我們介紹了PCB設計的高頻PCB畫線技巧,以及了高頻PCB注意事項。