高频电路设计需要知道的布线技巧

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高频电路设计需要知道的布线技巧

2021-07-28 13:57:16

高频电路往往具有高集成度和高布线密度。 多层板的使用不仅是布线所必需的,也是减少干扰的有效手段。 在PCB Layout阶段,合理选择具有一定层数的印制板尺寸,可以充分利用中间层设置屏蔽,更好地实现就近接地,有效降低寄生电感,缩短信号 传输长度,同时仍然保持较大的所有这些方法都有利于高频电路的可靠性,例如信号交叉干扰的幅度减小。


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同样材质,四层板的噪音比双面板低20dB。然而,也有一个问题。 PCB半层数越多,制造工艺越复杂,单位成本越高。这就要求除了选择合适的PCB板层数,合理的元器件布局方案,采用正确的布线规则来完成设计。下面总结一些高频布线的经验:


1、高频电路器件引脚间的引线层交替越少越好


所谓“引线的层间交替越少越好”是指元件连接过程中使用的过孔(Via)越少越好。一个过孔可以带来大约0.5pF的分布电容,减少过孔的数量可以显着提高速度并减少数据错误的可能性。


2、高频电路器件引脚之间的引线越短越好


信号的辐射强度与信号线的走线长度成正比。高频信号引线越长,就越容易耦合到靠近它的组件。因此,对于时钟、晶振、DDR数据等信号,LVDS线、USB线、HDMI线等高频信号线都要求尽量短。


3、高速电子器件引脚之间的引线弯曲越少越好


高频电路布线的引出线尽量采用全直线,需要转弯。可以用45度折线或圆弧转弯。此要求仅用于提高低频电路中铜箔的固定强度,而在高频电路中则满足此要求。一个要求可以减少高频信号的外部发射和相互耦合。


4、注意信号线平行近距离引入的“串扰”


高频电路布线要注意信号线紧密平行走线引入的“串扰”。串扰是指未直接连接的信号线之间的耦合现象。由于高频信号以电磁波的形式沿传输线传输,信号线将起到天线的作用,电磁场的能量会在传输线周围发射。由于信号之间电磁场的相互耦合,会产生不需要的噪声信号。称为串扰(Crosstalk)。 PCB层的参数、信号线的间距、驱动端和接收端的电气特性、信号线端接方式等都会对串扰产生一定的影响。因此,为了减少高频信号的串扰,接线时要求尽量做到以下几点:


(1)在布线空间允许的情况下,在串扰比较严重的两根线之间插入地线或地平面,可以起到隔离和减少串扰的作用;


(2)当信号线周围的空间存在时变电磁场时,如果无法避免平行分布,可以在平行信号线的对侧布置大面积的“地”,以大大提高减少干扰;


(3)在布线空间允许的情况下,增加相邻信号线的间距,减少信号线的平行长度,尽量使时钟线垂直于关键信号线而不是平行;


(4)如果几乎无法避免同层平行布线,则相邻两层布线方向必须相互垂直;


(5)在数字电路中,通常的时钟信号是边沿变化快的信号,具有很高的外部串扰。因此,在设计时,时钟线周围应有地线,并应多使用地线孔,以减少分布电容,从而减少串扰;


(6)对于高频信号时钟,尽量使用低压差分时钟信号和地线方式,注意地线打孔的完整性;


(7) 不用的输入端不要悬空,而是接地或接电源(电源在高频信号回路中也是接地的),因为悬空线可能相当于发射天线,接地可以抑制传输。实践证明,用这种方法消除串扰有时可以立竿见影。


5、将高频数字信号的地线与模拟信号的地线分开


模拟地线、数字地线等接公共地线时,使用高频扼流磁珠连接


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