高速PCB信號線的布線基本原則

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高速PCB信號線的布線基本原則

在高速PCB設計過程中，特殊元件是指高頻部分的關鍵部件，電路中的核心部件，易受干擾的元件，高壓元件，熱量大的元件，以及一些元件。對于異性組件，需要仔細分析這些特殊組件的位置，以使布局符合電路功能和生產要求的要求。它們的不正確放置會產生電路兼容性問題，信號完整性問題，并導致PCB設計失敗。時鐘等關鍵的高速信號線，走線需要進行屏蔽處理，如果沒有屏蔽或只屏蔽了部分，都會造成EMI的泄漏。建議屏蔽線，每1000mil，打孔接地。
（1）合理選擇層數：pcb設計盡可能縮短高頻元件之間的連接，盡量減少其分布參數和相互的電磁干擾。易受干擾的元件不應太靠近，輸入和輸出應盡可能遠。這也是降低干擾的有效手段。合理選擇層數，可以大幅度地降低PCB尺寸，充分利用中間層來設置屏蔽，更好地實現就近接地，有效地降低寄生電感，有效地縮短信號的傳輸長度，大幅度地降低信號間的交叉干擾等。所有這些都有利于高頻電路的可靠工作。有資料顯示，同種材料的4層板要比雙面板的噪聲低20dB，但是板層數越高，制造工藝越復雜，成本也越高。
（2）高速電路器件管腳間的引線彎折越少越好。高速電路布線的引線較好采用全直線，需要彎折，可用45°折線或圓弧線，這樣可以減少高頻信號對外的發射和相互間的耦合。
（3）高速電路器件管腳間的引線越短越好：滿足布線較短的較有效手段是在自動布線前對重點高速網絡進行布線預約。
（4）引線層間的交替越少越好：所謂減少引線的層間交疊，是指減少元器件連接過程中所用的過孔。一個過孔可帶來約0.5pF的分布電容，減少過孔數能顯著提高速度。
（5）注意平行交叉干擾：若無法避免平行分布，可在平行信號線的反面布置大面積的地線，從而大幅度地降低干擾。同層內平行布線幾乎無法避免，但是在相鄰的兩個層的布線方向務必取為相互垂直，在高頻電路布線中較好在相鄰層分別進行水平和豎直布線。在無法避免同層內平行布線時，可以在PCB反面大面積敷設地線來降低干擾。這是針對常用的雙面板而言的，在使用多層板時可利用中間的電源適配器層來實現這一功能。經過覆銅的PCB，除能提高高頻抗干擾能力以外，還對散熱、提高PCB強度等有很大好處。另外，若在金屬機箱上的PCB固定處加上鍍錫柵條，則不僅可以提高固定強度、保障接觸良好，還可利用金屬機箱構成合適的公共線。
（6）底線包圍：對特別重要的信號線或局部單元實施地線包圍的措施。對時鐘等單元局部進行包地處理對高速系統也將非常有益。
（7）走線避免成環：各類信號布線不能形成環路，也不能形成電流環路。
（8）每個集成電路塊的附近應設置1個高頻去耦電容。
（9）對于可調節元件的布局，如電位器，可調電感器，可變電容器，微動開關等，應考慮整個扳手的結構要求。當結構允許時，應使用一些常用的開關。將它放在一個容易到達的地方。組件的布局是平衡的，密度是密集的，并且它不是頭重腳輕的。
2．地線設計
在電子設備中,接地是控制干擾的重要方法。如果能將接地和屏蔽正確結合起來使用，可解決大部分的干擾問題。在電子設備中，地線結構大致有系統地、機殼地（屏蔽地）、數字地（邏輯地）和模擬地等。PCB地線設計中需注意的幾個問題。
1）正確選擇單點接地與多點接地　在低頻電路中，信號的工作頻率通常小于1MHz，布線和元器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環流對干擾影響較大，因而應采用一點接地方式。當信號工作頻率大于10MHz時，地線阻抗將變得很大，此時應盡量降低地線阻抗，應采用就近多點接地方式。當工作頻率在1～10MHz時，如果采用一點接地方式，其地線長度不應超過波長的1/20，否則應采用多點接地方式。
2）將數字電路與模擬電路分開　當PCB上既有高速邏輯電路，又有線性電路時，應使它們盡量分開，兩者的地線不要相混，并且分別與電源適配器端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。
3）盡量加粗接地線　若接地線很細，接地電位將隨電流的變化而變化，導致電子設備的定時信號電平不穩，抗噪聲性能變壞。因此，應盡量將接地線加粗，使它能通過3倍于PCB的允許電流。若有可能，接地線的寬度應大于3mm。
4）將接地線構成閉環路　某些元件或導線可能具有較高的電位差，應增加其距離以避免放電引起的意外短路。高壓元件應放置在無法用手觸及的地方。設計僅由數字電路組成的PCB的地線系統時，應將地線設計成閉環路，這樣可以明顯地提高抗噪聲能力。其原因在于，PCB上有很多集成電路元器件，尤其遇有耗電多的元器件時，因受地線粗細的限制，會在地線上產生較大的電位差，從而引起抗噪聲能力下降。若將地線構成環路，則會縮小電位差，從而提高電子設備的抗噪聲能力。
5）按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。
6）放置器件時要考慮以后的焊接，不要太密集。
產品的成功在于注重內在質量。第二是考慮整體美學，這兩者都是更的板，成為一個成功的產品。質量主要歸功于電路板生產的材料和制造工藝，整體美學必須依賴于PCB設計工程師的原理圖設計的美學。

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| 發布時間：2019.07.20 來源：電源適配器廠家

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