高頻高速pcb板怎么布線(xiàn)？有哪些技巧和規(guī)則？

高頻pcb板是定義為頻率在1GHz以上的電路板，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(chē)防碰撞系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)等領(lǐng)域。高頻pcb板在布線(xiàn)方面是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，直接影響到高頻高速的運(yùn)行。今天小編就來(lái)講述高頻高速pcb板怎么布線(xiàn)。

高頻電路板應(yīng)該怎么布線(xiàn)？

對(duì)于高頻電路板要布線(xiàn)時(shí)要格外注意，由微波技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，當(dāng)信號(hào)的波長(zhǎng)小到可以和傳輸線(xiàn)的長(zhǎng)度比例時(shí)，這時(shí)候我們就不能按傳統(tǒng)的集總電路方法分析電路，而要用場(chǎng)的理論分析，這就是傳輸線(xiàn)理論。當(dāng)然了，一般情況下，我們?cè)O(shè)計(jì)的電路信號(hào)頻率都不會(huì)太高，波長(zhǎng)=信號(hào)傳輸速度/信號(hào)頻率，一般信號(hào)的傳輸速度和傳輸介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)，我們不妨設(shè)信號(hào)傳輸速度為光速3*10^8m/s(實(shí)際上要小于）對(duì)于300Mhz的信號(hào)，波長(zhǎng)為1m，通常PCB板上的線(xiàn)長(zhǎng)不會(huì)達(dá)到1m，可以看出，對(duì)于頻率不高的信號(hào)，我們不用過(guò)分擔(dān)心。

高頻pcb板布線(xiàn)要求是什么?

高頻pcb板信號(hào)頻率較高時(shí)，為了減小信號(hào)的反射，要求傳輸線(xiàn)上要做阻抗匹配，通常單端線(xiàn)可以做遠(yuǎn)端匹配或終端匹配，差分信號(hào)通常在靠近終端處差分線(xiàn)之間跨接電阻匹配。就自己最近的課題來(lái)說(shuō)，差分線(xiàn)傳輸LVDS信號(hào)，需要在接受端放置100歐的電阻作阻抗匹配。按照傳輸線(xiàn)的知識(shí)，差分線(xiàn)的特征阻抗也要為100歐，才能完全匹配，為此，差分線(xiàn)的線(xiàn)寬和線(xiàn)距有嚴(yán)格的要求。差分線(xiàn)的特征阻抗和基板的介電常數(shù)、基板厚度、導(dǎo)線(xiàn)的銅厚、差分線(xiàn)的線(xiàn)寬、差分線(xiàn)線(xiàn)距、基材綠油厚度等等相關(guān)，計(jì)算公式也相當(dāng)復(fù)雜。 

高頻線(xiàn)路板布線(xiàn)技巧

1，高頻電路器件管腳間的引線(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。一個(gè)過(guò)孔可帶來(lái)約0.5pF的分布電容，減少過(guò)孔數(shù)能顯著提高速度和減少數(shù)據(jù)出錯(cuò)的可能性。

2，高速電子器件管腳間的引線(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(zhuǎn)折，可用45度折線(xiàn)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(mǎn)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。

3，高頻電路器件管腳間的引線(xiàn)越短越好

信號(hào)的輻射強(qiáng)度是和信號(hào)線(xiàn)的走線(xiàn)長(zhǎng)度成正比的，高頻的信號(hào)引線(xiàn)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(xiàn)、USB線(xiàn)、HDMI線(xiàn)等高頻信號(hào)線(xiàn)都是要求盡可能的走線(xiàn)越短越好。

高頻pcb板布線(xiàn)規(guī)則

一，高頻pcb板布線(xiàn)需要注意信號(hào)線(xiàn)近距離平行走線(xiàn)引入的“串?dāng)_”

高頻電路布線(xiàn)要注意信號(hào)線(xiàn)近距離平行走線(xiàn)所引入的“串?dāng)_”，串?dāng)_是指沒(méi)有直接連接的信號(hào)線(xiàn)之間的耦合現(xiàn)象。由于高頻信號(hào)沿著傳輸線(xiàn)是以電磁波的形式傳輸?shù)模盘?hào)線(xiàn)會(huì)起到天線(xiàn)的作用，電磁場(chǎng)的能量會(huì)在傳輸線(xiàn)的周?chē)l(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(chēng)為串?dāng)_（Crosstalk）。PCB板層的參數(shù)、信號(hào)線(xiàn)的間距、驅(qū)動(dòng)端和接收端的電氣特性以及信號(hào)線(xiàn)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(xiàn)的時(shí)候要求盡可能的做到以下幾點(diǎn)：

（1）在布線(xiàn)空間允許的條件下，在串?dāng)_較嚴(yán)重的兩條線(xiàn)之間插入一條地線(xiàn)或地平面，可以起到隔離的作用而減少串?dāng)_；

（2）當(dāng)信號(hào)線(xiàn)周?chē)目臻g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(xiàn)的反面布置大面積“地”來(lái)大幅減少干擾；

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

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

（5）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(xiàn)宜用地線(xiàn)包圍起來(lái)并多打地線(xiàn)孔來(lái)減少分布電容，從而減少串?dāng)_；

（6）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；

（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€(xiàn)有可能等效于發(fā)射天線(xiàn)，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(jiàn)效。

二，高頻數(shù)字信號(hào)的地線(xiàn)和模擬信號(hào)地線(xiàn)做隔離

模擬地線(xiàn)、數(shù)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(shù)字信號(hào)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(shù)字信號(hào)的地線(xiàn)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(xiàn)和模擬信號(hào)地線(xiàn)時(shí)，高頻信號(hào)的諧波就會(huì)通過(guò)地線(xiàn)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(xiàn)和模擬信號(hào)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。

三，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。

四，必須保證良好的信號(hào)阻抗匹配

信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中，當(dāng)阻抗不匹配的時(shí)候，信號(hào)就會(huì)在傳輸通道中發(fā)生信號(hào)的反射，反射會(huì)使合成信號(hào)形成過(guò)沖，導(dǎo)致信號(hào)在邏輯門(mén)限附近波動(dòng)。

消除反射的根本辦法是使傳輸信號(hào)的阻抗良好匹配，由于負(fù)載阻抗與傳輸線(xiàn)的特性阻抗相差越大反射也越大，所以應(yīng)盡可能使信號(hào)傳輸線(xiàn)的特性阻抗與負(fù)載阻抗相等。同時(shí)還要注意PCB上的傳輸線(xiàn)不能出現(xiàn)突變或拐角，盡量保持傳輸線(xiàn)各點(diǎn)阻抗連續(xù)，否則在傳輸線(xiàn)各段之間也將會(huì)出現(xiàn)反射。這就要求在進(jìn)行高速PCB布線(xiàn)時(shí)，必須要遵守以下布線(xiàn)規(guī)則：

（1）LVDS布線(xiàn)規(guī)則。要求LVDS信號(hào)差分走線(xiàn)，線(xiàn)寬7mil，線(xiàn)

距6mil，目的是控制HDMI的差分信號(hào)對(duì)阻抗為100+-15%歐姆；

（2）USB布線(xiàn)規(guī)則。要求USB信號(hào)差分走線(xiàn)，線(xiàn)寬10mil，線(xiàn)距6mil，地線(xiàn)和信號(hào)線(xiàn)距6mil；

（3）HDMI布線(xiàn)規(guī)則。要求HDMI信號(hào)差分走線(xiàn)，線(xiàn)寬10mil，線(xiàn)距6mil，每?jī)山MHDMI差分信號(hào)對(duì)的間距超過(guò)20mil；

（4）DDR布線(xiàn)規(guī)則。DDR1走線(xiàn)要求信號(hào)盡量不走過(guò)孔，信號(hào)線(xiàn)等寬，線(xiàn)與線(xiàn)等距，走線(xiàn)必須滿(mǎn)足2W原則，以減少信號(hào)間的串?dāng)_，對(duì)DDR2及以上的高速器件，還要求高頻數(shù)據(jù)走線(xiàn)等長(zhǎng)，以保證信號(hào)的阻抗匹配。

以上是小編從高頻高速pcb板的布線(xiàn)規(guī)則、布線(xiàn)技巧以及怎么布線(xiàn)等做了詳細(xì)的闡述，只有注意和避開(kāi)才能保持信號(hào)傳輸?shù)耐暾?，防止由于地線(xiàn)分割引起的“地彈現(xiàn)象“。更多高頻板的問(wèn)題可以咨詢(xún)金瑞欣特種電路。