PCB技術 - 高頻高速電路板設計與佈線要注意的事項

高頻電路與高速電路逐漸讓電路板越來越高精密，高頻高速電路板成為現代電子產品基板的重要發展趨勢之一。信號傳輸的高頻和高速數位化迫使PCB電路板向微孔和埋入/盲孔、導線細化和均勻薄的介質層移動。高頻、高速、高密度多層高速PCB設計技術已成為一個重要的研究領域。現在IPCB給大家分享高速PCB設計和高頻PCB設計與佈線的注意事項。

高頻電路板

高頻電路板PCB設計

1、合理選擇層數

在高頻電路板PCB設計中，在對高頻電路板進行佈線時，採用中間內平面作為電源和地線層，起到遮罩作用，有效降低寄生電感，縮短信號線長度，減少信號間的交叉干擾。一般來說，四層板的雜訊比兩層板低20dB。

2、高頻扼流

在高頻電路板PCB設計中對高頻電路板佈線時，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。

3、信號線

在高頻電路板PCB設計中對高頻電路板佈線時，信號走線不能環路，需要按照菊輪鍊方式佈線。

4、層間佈線方向

在高頻電路板PCB設計中，高頻電路板佈線時，層間佈線方向應垂直，即頂層水準，底層垂直，這樣可以減少信號之間的干擾。

5、過孔數量

在高頻電路板PCB設計中，對高頻電路板進行佈線時，過孔的數量越少越好。

6、敷銅

在高頻電路板PCB設計中對高頻電路板佈線時，增加接地的敷銅可以減小信號間的干擾。

7、去耦電容

在高頻電路板PCB設計中對高頻電路板佈線時，在積體電路的電源端跨接去耦電容。

8、走線長度

在高頻電路板PCB設計中對高頻電路板佈線時，走線長度越短越好，兩根線並行距離越短越好。

9、包地

在高頻電路板PCB設計中，在對高頻電路板進行佈線時，將重要的信號線包裹起來，可以顯著提高信號的抗干擾能力。當然，它也可以包裹干擾源，使其不會干擾其他信號。

10、走線方式

在高頻電路板PCB設計中，在對高頻電路板進行佈線時，佈線必須以45°的角度旋轉，這樣可以減少高頻信號的傳輸和相互耦合。

高速電路板設計方法

1.系統、板級、封裝、晶片相互影響，不能孤立考慮，從系統設計一開始就應該考慮到信號完整性、電源完整性、EMC等問題，並從晶片設計包括封裝設計、器件選擇、板極設計等方面得以保證，這些方面應該協同考慮設計。

2.數位信號需要從類比角度研究其特性，隨著系統速度、密度、複雜度的提高，數位系統越來越多表現出某些類比特性，要求在設計數位電路的時候從類比角度研究其特性，比如數位信號的閾值電壓範圍、過沖容限等都是類比量，考慮這些效應才能保證系統中各晶片之間能正確配合，穩定工作。

3.高速電路板設計經驗，雖然現時有很多模擬工具可以幫助我們來設計高速電路，但人還是第一位的，高速電路設計依賴於硬體工程師的經驗，囙此應注意開發經驗的積累。

4.從設計實踐中提煉出設計規則，形成一系列的設計規則指導硬體開發設計，做到科技積累。

5.高速電路板模擬，模擬技術已趨於成熟，是十分有效的設計手段。 如果使用的模擬模型與方法正確，則模擬的結果和客觀結果應該一致。 特別是在規劃階段做模擬可以避免事後補救，縮短產品開發週期。

6.高速電路板測試通過測試來驗證設計的正確性，如可靠性試驗、儀器測試等。 當然測試設備與被測對象之間的相互影響，會導致有些測試結果偏離真實值。

7.高速電路板流程控制

儘量將問題放在設計階段解决，靠設計來解决問題，而不是在測試驗證階段發現問題並試圖解决問題，其實等到產品做出來後能做的改動已經很少了，結果往往是進度不能保證、成本不能保證。

始終應該有這樣一個理念：努力做到一次設計主要的效能與可靠性名額就能成功。 而不是把希望寄託在第二第三版上。

複雜高速系統設計是一個系統工程，各個程式前後連貫，從方案製定、到原理圖設計、模擬設計、PCB物理實現、到樣機調試環環相扣，次序不能顛倒。

前面提到了在設計一開始就要考慮高速問題，並努力解决，在產品生產出來後發現問題只能重複整個硬體設計流程來修改錯誤，還不能預防新出現的其他問題。

在硬體設計流程的各個階段加入模擬分析，最大程度减少問題在後期的出現。

高速電路板設計流程，簡單的分為四個步驟

1.信號完整性和時序模擬分析並得到解空間。 解空間是尋找設計階段的最佳空間，不追求唯一解。 比如PCB走線長度、間距、阻抗、疊層厚度設計等都應該是範圍值，保證系統高性能、高可靠性工作即可，而非單一固定的值，限制設計的靈活性，其實也是無法加工實現的。

2.疊層及電源/地平面設計。

3.電源完整性設計，如電容的擺放和位置。

4.訊號/電源完整性的後模擬。

以上是IPCB給大家分享高速PCB設計和高頻PCB設計與佈線的注意事項。