随着线路板技术的发展,现在的线路板的线宽线距离越来越小,采用多层板进行布局,加上阻抗要求的高频电路板也被广泛应用。高频电路板一般使用中间层设置屏蔽,实现更接近接地的原则。降低寄生电感,缩短信号传输的发度,大幅降低信号交叉干扰等。随着层数的增加,成本也提高了,在设计PCB时,需要尽可能合理的布局来完成布线。
高频线路基板的设计需要注意以下几点。
1、必须确保阻抗信号线的匹配。
如果在传输过程中阻抗不匹配,则在传输路径中产生信号的反射,并且反射在合成信号中形成过冲,并且信号在逻辑门附近变化。
消除反射的基本方法是良好地匹配传输信号的阻抗,并且负载阻抗由于与传输路径的特性阻抗的差异越大,反射也越大,所以应该尽可能地使信号传输路径的特性阻抗等于负载阻抗。另外,注意PCB上的传输路径不会突然发生变异或角,如果不尽可能连续地保持传输路径的各个点的阻抗,则在传输路径的各个段之间也会产生反射。这在进行高速PCB配线时,必须遵守以下的配线规则。
(1)LVDS配线规则。LVDS信号差分走线,要求线宽7mil、线距离6mil,目的是将HDMI的差分信号对阻抗控制在100+-15%欧姆。
(2)USB配线规则。请求USB信号差分走线、线宽10mil、线距离6mil、地线和信号线距离6mil;
(3)HDMI配线规则。请求HDMI信号差分走线,线宽10mil,线距离6mil,各2组HDMI差分信号对的间隔超过20mil。
(4)DDR配线规则。DDR1要求信号线是等宽的,线和线是等距的,并且线必须满足2W的原则,减少信号之间的串扰,并且要求DDR2或更高的高速设备具有高频数据线等长度以保证信号的阻抗匹配。
2、尽量不要走形成循环的线。
3、频率调制电路部件的销之间的引线层之间的交替越少越好。
ldquo;导线的层间交替越少越好rdquo;表示元件连接时使用的检修(Via)越少越好的意思。一个大修导致大约0.5pF的分布容量,通过减少大修数可以显著提高速度,减少数据错误的可能性。
4、电子部件销之间引线的折弯越少越好。
由于信号的辐射强度与信号线的走线长度成比例,高频的信号线越长,越容易与接近的元件结合,所以对于信号的时钟、水晶振动、DDR等数据、LVDS线、USB线、HDMI线等高频信号线,要求尽可能短。
5、高频电路元吕件管脚之间的引线最好短一些。
由于信号的辐射强度与信号线的走线长度成比例,高频的信号线越长,越容易与接近的元件结合,所以对于信号的时钟、水晶振动、DDR等数据、LVDS线、USB线、HDMI线等高频信号线,要求尽可能短。
6、高频数字信号的接地与模拟信号的接地隔离。
为了减少高频信号的串扰,需要在布线时尽可能地执行以下点:。
(1)在布线空间允许的条件下,在串扰严重的两条线路之间插入一条地线或地平面,并且可以起到隔离的作用,并且可以减少串扰。
(2)在信号线周围的空间本身存在时变的电磁场的情况下,如果不能避免平行分布,则可以在平行信号线的背面配置大面积ldquo。地rdquo;大幅减少干扰。
(3)以配线空间的许可为前提,增大邻接信号线之间的间隔,减小信号线的平行长度,时钟线尽量与键信号线垂直而不平行。
(4)在几乎无法避免同一层内的平行走线的情况下,在相邻的两个层中,走线的方向一定彼此垂直。
(5)在数字电路中,通常的时钟信号是边缘变化快的信号,对外串扰大。因此,在设计中,时钟线优选被接地线包围并多接地线孔以减少分布容量和减少串扰。
(6)高频信号对时钟尽可能使用低电压差分时钟信号进行封装的方式需要注意封装的打孔的完整性。
(7)闲置用输入端子不是浮在空中,而是接地或接地电源(电源在高频信号电路中也接地),浮在空中的线可能相当于发送天线,通过接地能够抑制发送。已经证实了用这种方法去除交叉谈话后马上就会有效果。