高速PCB布線(xiàn)實(shí)踐指南

　　布線(xiàn)和屏蔽

　　PCB上存在各種各樣的模擬和數字信號，包括從高到低的電壓或電流，從DC到GHz頻率范圍。保證這些信號不相互干擾是非常困難的。

　　回顧前面“誰(shuí)都別信”部分的建議，最關(guān)鍵的是預先思考并且為了如何處理PCB上的信號制定出一個(gè)計劃。重要的是注意哪些信號是敏感信號并且確定必須采取何種措施來(lái)保證信號的完整性。接地平面為電信號提供一個(gè)公共參考點(diǎn)，也可以用于屏蔽。如果需要進(jìn)行信號隔離，首先應該在信號印制線(xiàn)之間留出物理距離。下面是一些值得借鑒的實(shí)踐經(jīng)驗：

　　* 減小同一PCB中長(cháng)并聯(lián)線(xiàn)的長(cháng)度和信號印制線(xiàn)間的接近程度可以降低電感耦合。

　　* 減小相鄰層的長(cháng)印制線(xiàn)長(cháng)度可以防止電容耦合。

　　* 需要高隔離度的信號印制線(xiàn)應該走不同的層而且——如果它們無(wú)法完全隔離的話(huà)——應該走正交印制線(xiàn)，而且將接地平面置于它們之間。正交布線(xiàn)可以將電容耦合減至最小，而且地線(xiàn)會(huì )形成一種電屏蔽。在構成控制阻抗印制線(xiàn)時(shí)可以采用這種方法。

　　高頻(RF)信號通常在控制阻抗印制線(xiàn)上流動(dòng)。就是說(shuō)，該印制線(xiàn)保持一種特征阻抗，例如50 Ω(RF應用中的典型值)。兩種最常見(jiàn)的控制阻抗印制線(xiàn)，微帶線(xiàn)4和帶狀線(xiàn)5都可以達到類(lèi)似的效果，但是實(shí)現的方法不同。

　　微帶控制阻抗印制線(xiàn)，如圖13所示，可以用在PCB的任意一面；它直接采用其下面的接地平面作為其參考平面。

　　公式(6)可以用于計算一塊FR4板的特征阻抗。

　　H表示從接地平面到信號印制線(xiàn)之間的距離，W表示印制線(xiàn)寬度，T表示印制線(xiàn)厚度；全部尺寸均以密耳(mils)(10-3英寸)為單位。er表示PCB材料的介電常數。

　　帶狀控制阻抗印制線(xiàn)(參見(jiàn)圖14)采用了兩層接地平面，信號印制線(xiàn)夾在其中。這種方法使用了較多的印制線(xiàn)，需要的PCB層數更多，對電介質(zhì)厚度變化敏感，而且成本更高—所以通常只用于要求嚴格的應用中。

　　用于帶狀線(xiàn)的特征阻抗計算公式如公式(7)所示。

　　保護環(huán)，或者說(shuō)“隔離環(huán)”，是運算放大器常用的另一種屏蔽方法，它用于防止寄生電流進(jìn)入敏感結點(diǎn)。其基本原理很簡(jiǎn)單——用一條保護導線(xiàn)將敏感結點(diǎn)完全包圍起來(lái)，導線(xiàn)保持或者迫使它保持(低阻抗)與敏感結點(diǎn)相同的電勢，因此使吸收的寄生電流遠離了敏感結點(diǎn)。圖15(a)示出了用于運算放大器反相配置和同相配置中的保護環(huán)的原理圖。圖15(b)示出用于SOT-23-5封裝中兩種保護環(huán)的典型布線(xiàn)方法。

　　結語(yǔ)

　　高水平的PCB布線(xiàn)對成功的運算放大器電路設計是很重要的，尤其是對高速電路。一個(gè)好的原理圖是好的布線(xiàn)的基礎；電路設計工程師和布線(xiàn)設計工程師之間的緊密配合是根本，尤其是關(guān)于器件和接線(xiàn)的位置問(wèn)題。需要考慮的問(wèn)題包括旁路電源，減小寄生效應，采用接地平面，運算放大器封裝的影響，以及布線(xiàn)和屏蔽的方法?！?/p>