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關(guān)于PCB高頻電路板布線那些事

發(fā)布時(shí)間：2018-10-11 責(zé)任編輯：lina

【導(dǎo)讀】隨著電子技術(shù)快速發(fā)展，以及無(wú)線通信技術(shù)在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，高頻、高速、高密度已逐步成為現(xiàn)代電子產(chǎn)品的顯著發(fā)展趨勢(shì)之一。信號(hào)傳輸高頻化和高速數(shù)字化，迫使PCB走向微小孔與埋/盲孔化、導(dǎo)線精細(xì)化、介質(zhì)層均勻薄型化，高頻高速高密度多層PCB設(shè)計(jì)技術(shù)已成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。本文首先對(duì)高頻電路板做了簡(jiǎn)單介紹，其次闡述了PCB設(shè)計(jì)高頻電路板布線技巧，最后介紹了PCB設(shè)計(jì)高頻電路板布線注意事項(xiàng)，具體的跟隨小編一起來了解一下。

隨著電子技術(shù)快速發(fā)展，以及無(wú)線通信技術(shù)在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，高頻、高速、高密度已逐步成為現(xiàn)代電子產(chǎn)品的顯著發(fā)展趨勢(shì)之一。信號(hào)傳輸高頻化和高速數(shù)字化，迫使PCB走向微小孔與埋/盲孔化、導(dǎo)線精細(xì)化、介質(zhì)層均勻薄型化，高頻高速高密度多層PCB設(shè)計(jì)技術(shù)已成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。本文首先對(duì)高頻電路板做了簡(jiǎn)單介紹，其次闡述了PCB設(shè)計(jì)高頻電路板布線技巧，最后介紹了PCB設(shè)計(jì)高頻電路板布線注意事項(xiàng)，具體的跟隨小編一起來了解一下?！?/div>

高頻電路板簡(jiǎn)介

高頻電路板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(xiàng)物理性能、精度、技術(shù)參數(shù)要求非常高，常用于汽車防碰撞系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、無(wú)線電系統(tǒng)等領(lǐng)域。

該實(shí)用新型提供的這種高頻電路板，于芯板中空槽的上開口和下開口邊緣處設(shè)有可阻擋流膠的擋邊，這樣，芯板與置于其上表面和下表面的覆銅板粘合時(shí)流膠不會(huì)進(jìn)入中空槽內(nèi)，即一次壓合即可完成粘接操作，較現(xiàn)有技術(shù)需經(jīng)二次壓合才能完成的高頻電路板，該實(shí)用新型中的高頻電路板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，易于制造。

PCB設(shè)計(jì)高頻電路板布線技巧

一、高速電子器件管腳間的引線彎折越少越好

高頻電路布線的引線最好采用全直線，需要轉(zhuǎn)折，可用45度折線或者圓弧轉(zhuǎn)折，這種要求在低頻電路中僅僅用于提高銅箔的固著強(qiáng)度，而在高頻電路中，滿足這一要求卻可以減少高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射和相互間的耦合。

二、高頻電路器件管腳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（Via）越少越好。一個(gè)過孔可帶來約0.5pF的分布電容，減少過孔數(shù)能顯著提高速度和減少數(shù)據(jù)出錯(cuò)的可能性。

三、高頻電路器件管腳間的引線越短越好

信號(hào)的輻射強(qiáng)度是和信號(hào)線的走線長(zhǎng)度成正比的，高頻的信號(hào)引線越長(zhǎng)，它就越容易耦合到靠近它的元器件上去，所以對(duì)于諸如信號(hào)的時(shí)鐘、晶振、DDR的數(shù)據(jù)、LVDS線、USB線、HDMI線等高頻信號(hào)線都是要求盡可能的走線越短越好。

四、注意信號(hào)線近距離平行走線引入的“串?dāng)_”

高頻電路布線要注意信號(hào)線近距離平行走線所引入的“串?dāng)_”，串?dāng)_是指沒有直接連接的信號(hào)線之間的耦合現(xiàn)象。由于高頻信號(hào)沿著傳輸線是以電磁波的形式傳輸?shù)模盘?hào)線會(huì)起到天線的作用，電磁場(chǎng)的能量會(huì)在傳輸線的周圍發(fā)射，信號(hào)之間由于電磁場(chǎng)的相互耦合而產(chǎn)生的不期望的噪聲信號(hào)稱為串?dāng)_（Crosstalk）。PCB板層的參數(shù)、信號(hào)線的間距、驅(qū)動(dòng)端和接收端的電氣特性以及信號(hào)線端接方式對(duì)串?dāng)_都有一定的影響。所以為了減少高頻信號(hào)的串?dāng)_，在布線的時(shí)候要求盡可能的做到以下幾點(diǎn)：

（1）如果同一層內(nèi)的平行走線幾乎無(wú)法避免，在相鄰兩個(gè)層，走線的方向務(wù)必卻為相互垂直；

（2）在布線空間允許的條件下，在串?dāng)_較嚴(yán)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減少串?dāng)_；

（3）當(dāng)信號(hào)線周圍的空間本身就存在時(shí)變的電磁場(chǎng)時(shí)，若無(wú)法避免平行分布，可在平行信號(hào)線的反面布置大面積“地”來大幅減少干擾；

（4）在數(shù)字電路中，通常的時(shí)鐘信號(hào)都是邊沿變化快的信號(hào)，對(duì)外串?dāng)_大。所以在設(shè)計(jì)中，時(shí)鐘線宜用地線包圍起來并多打地線孔來減少分布電容，從而減少串?dāng)_；

（5）對(duì)高頻信號(hào)時(shí)鐘盡量使用低電壓差分時(shí)鐘信號(hào)并包地方式，需要注意包地打孔的完整性；

（6）在布線空間許可的前提下，加大相鄰信號(hào)線間的間距，減小信號(hào)線的平行長(zhǎng)度，時(shí)鐘線盡量與關(guān)鍵信號(hào)線垂直而不要平行；

（7）閑置不用的輸入端不要懸空，而是將其接地或接電源（電源在高頻信號(hào)回路中也是地），因?yàn)閼铱盏木€有可能等效于發(fā)射天線，接地就能抑制發(fā)射。實(shí)踐證明，用這種辦法消除串?dāng)_有時(shí)能立即見效。

五、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。

六、高頻數(shù)字信號(hào)的地線和模擬信號(hào)地線做隔離

模擬地線、數(shù)字地線等接往公共地線時(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(shù)字信號(hào)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(shù)字信號(hào)的地線還常常帶有非常豐富的高頻信號(hào)的諧波分量，當(dāng)直接連接數(shù)字信號(hào)地線和模擬信號(hào)地線時(shí)，高頻信號(hào)的諧波就會(huì)通過地線耦合的方式對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行干擾。所以通常情況下，對(duì)高頻數(shù)字信號(hào)的地線和模擬信號(hào)的地線是要做隔離的，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。

七、避免走線形成的環(huán)路

各類高頻信號(hào)走線盡量不要形成環(huán)路，若無(wú)法避免則應(yīng)使環(huán)路面積盡量小。

PCB設(shè)計(jì)高頻電路板布線注意事項(xiàng)

1）合理選擇層數(shù)

在PCB設(shè)計(jì)中對(duì)高頻電路板布線時(shí)，利用中間內(nèi)層平面作為電源和地線層，可以起到屏蔽的作用，有效降低寄生電感、縮短信號(hào)線長(zhǎng)度、降低信號(hào)間的交叉干擾，一般情況下，四層板比兩層板的噪聲低 20dB。

2）走線方式

在PCB設(shè)計(jì)中對(duì)高頻電路板布線時(shí)，走線必須按照 45°角拐彎，這樣可以減小高頻信號(hào)的發(fā)射和相互之間的耦合。

（3）走線長(zhǎng)度

在PCB設(shè)計(jì)中對(duì)高頻電路板布線時(shí)，走線長(zhǎng)度越短越好，兩根線并行距離越短越好。

（4）過孔數(shù)量

在PCB設(shè)計(jì)中對(duì)高頻電路板布線時(shí)，過孔數(shù)量越少越好。

5）層間布線方向