高頻PCB設計技巧

高頻PCB設計技巧

隨著(zhù)電子技術(shù)的高速發(fā)展，以及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在各領(lǐng)域的廣泛應用，高頻、高速、高密度已逐步成為現代電子產(chǎn)品的顯著(zhù)發(fā)展趨勢之一。信號傳輸高頻化和高速數字化，迫使PCB走向微小孔與埋/盲孔化、導線(xiàn)精細化、介質(zhì)層均勻薄型化，高頻高速高密度多層PCB設計技術(shù)已成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。這次，我們主要來(lái)了解下高頻PCB設計的一些實(shí)用技巧。

對于高頻，很多人的理解就是較高的信號頻率，雖然不能說(shuō)這種看法有誤，但對于高速電子設計工程師來(lái)說(shuō)，理解應當更為深刻，我們除了關(guān)心信號的固有頻率，還應當考慮信號****時(shí)，同時(shí)伴隨產(chǎn)生的高階諧波的影響，一般使用下面這個(gè)公式來(lái)做定義信號的****帶寬，有時(shí)也稱(chēng)為EMI****帶寬：F=1/(Tr*π)， F是頻率(GHz);Tr(納秒)指信號的上升時(shí)間或下降時(shí)間。

通常當F>100MHz的時(shí)候，就可以稱(chēng)為高頻電路。所以，在數字電路中，是否是高頻電路，并不在于信號頻率的高低，而主要是取決于上升沿和下降沿。根據這個(gè)公式可以推算，當上升時(shí)間小于3.185ns左右的時(shí)候，就可認為是高頻電路。在PCB業(yè)界將****帶寬F>300MHz稱(chēng)為高頻信號，在此頻率下的信號也稱(chēng)之為微波。

高頻PCB設計技巧：

1、高頻數字信號的地線(xiàn)和模擬信號地線(xiàn)做隔離：模擬地線(xiàn)、數字地線(xiàn)等接往公共地線(xiàn)時(shí)要用高頻扼流磁珠連接或者直接隔離并選擇合適的地方單點(diǎn)互聯(lián)。高頻數字信號的地線(xiàn)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，高頻數字信號的地線(xiàn)還常常帶有非常豐富的高頻信號的諧波分量，當直接連接數字信號地線(xiàn)和模擬信號地線(xiàn)時(shí)，高頻信號的諧波就會(huì )通過(guò)地線(xiàn)耦合的方式對模擬信號進(jìn)行干擾。所以通常情況下，對高頻數字信號的地線(xiàn)和模擬信號的地線(xiàn)是要做隔離的，可以采用在合適位置單點(diǎn)互聯(lián)的方式，或者采用高頻扼流磁珠互聯(lián)的方式。

2、集成電路塊的電源引腳增加高頻退藕電容：每個(gè)集成電路塊的電源引腳就近增一個(gè)高頻退藕電容。增加電源引腳的高頻退藕電容，可以有效地抑制電源引腳上的高頻諧波形成干擾。

3、引線(xiàn)彎折越少越好：高頻電路布線(xiàn)的引線(xiàn)最好采用全直線(xiàn)，需要轉折，可用45度折線(xiàn)或者圓弧轉折，這種要求在低頻電路中僅僅用于提高銅箔的固著(zhù)強度，而在高頻電路中，滿(mǎn)足這一要求卻可以減少高頻信號對外的****和相互間的耦合。

4、引線(xiàn)層間交替越少越好：所謂“引線(xiàn)的層間交替越少越好”是指元件連接過(guò)程中所用的過(guò)孔(Via)越少越好。據測，一個(gè)過(guò)孔可帶來(lái)約0.5pF的分布電容，減少過(guò)孔數能顯著(zhù)提高速度和減少數據出錯的可能性。

5、引線(xiàn)越短越好：信號的輻射強度是和信號線(xiàn)的走線(xiàn)長(cháng)度成正比的，高頻的信號引線(xiàn)越長(cháng)，它就越容易耦合到靠近它的元器件上去，所以對于諸如信號的時(shí)鐘、晶振、DDR的數據、LVDS線(xiàn)、USB線(xiàn)、HDMI線(xiàn)等高頻信號線(xiàn)都是要求盡可能的走線(xiàn)越短越好。

6、多層板布線(xiàn)：高頻電路往往集成度較高，布線(xiàn)密度大，采用多層板既是布線(xiàn)所必須，也是降低干擾的有效手段。在PCB Layout階段，合理的選擇一定層數的印制板尺寸，能充分利用中間層來(lái)設置屏蔽，更好地實(shí)現就近接地，并有效地降低寄生電感和縮****號的傳輸長(cháng)度，同時(shí)還能大幅度地降低信號的交叉干擾等，所有這些方法都對高頻電路的可靠性有利。

7、避免走線(xiàn)形成的環(huán)路：各類(lèi)高頻信號走線(xiàn)盡量不要形成環(huán)路，若無(wú)法避免則應使環(huán)路面積盡量小。