PCB高速信号电路设计的三大布线技巧详解

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PCB板的设计是电子工程师的必修课,而想要设计出一块完美的PCB板也并不是看上去的那么容易。一块完美的PCB板不仅需要做到元件选择和设置合理,还需要具备良好的信号传导性能。本文将会就PCB高速信号电路设计中的布线技巧知识,展开详细介绍和分享,希望能够对大家的工作有所帮助。

合理使用多层板进行PCB布线

在 PCB板的实际设计过程中,大部分工程师都会选择使用多层板来完成高速信号布线工作,这种多层板既是必不可少的组成部分,也是帮助工程师降低电路干扰的有效手段。在利用多层板来完成PCB的高速信号电路设计时,工程师需要合理的选择层数来降低印制板尺寸,充分利用中间层来设置屏蔽,实现就近接地,能有效降低寄生电感,缩短信号传输长度,降低信号间的交叉干扰等等,所有这些方法对高速电路的可靠性工作都是非常有利的。

除了上面所提到的几种利用多层板提升PCB信号传输可靠性的方法外,还有一部分权威资料显示,同种材料时四层板要比双面板的噪声低20dB。引线弯折越少越好,最好采用全直线,需要转折,可用45度折线或圆弧转折,可以减小高速信号对外的发射和相互间的耦合,减少信号的辐射和反射。

高速电路器件管脚间的引线越短越好

在进行PCB高速信号电路的设计和布线过程中,工程师需要尽可能的缩短高速电路器件管脚之间的引线,以为引线越长,带来的分布电感和分布电容值越大,这将会导致高速电路系统发生反射、振荡等。

除了要尽可能的缩短高速电路元件管脚之间的引线之外,在PCB布线的过程中,各个高速电路器件管脚间的引线层间交替越少越好,就是元件连接过程中所用的过孔越少越好。通常来说,一个过孔可带来约0.5pF的分布电容,这将导致电路的延时明显增加。同时,高速电路布线要注意信号线近距离平行走线所引入的“交叉干扰”,若无法避免平行分布,可以在平行信号线的反面布置大面积的“地”来减少干扰。在相邻的两个层,走线的方向务必取为相互垂直。
 
对特别重要的信号线或局部单元实施地线包围

在进行PCB板的布线设计过程中,工程师可以对一些非常重要的信号线采用地线包围的方法,可在如时钟信号、高速模拟信号等这些不易受到干扰的信号走线的同 时在外围加上保护的地线,将要保护的信号线夹在中间。因为在设计的过程中,各类信号走线是不能形成环路的,同样地线也不能形成电流环路。而如果产生环路布线电路则将在系统中产生很大的干扰。采用地线包围信号线的布线方法,能有效的避免布线时形成环路。应该在每个集成电路块的附近设置一个或几个高频去耦电容。模拟地线、数字地线等接往公共地线时要用高频扼流环节。某些高速信号线应特殊处理:差分信号要求在同一层上且尽可能的靠近平行走线,差分信号线之间不 允许插入任何信号,并要求等长。

除了上面提到的几种设计方法外,在进行PCB信号线布线设计时,工程师还应该尽量避免高速信号布线分枝或形成树桩。高频信号线走在表层容易产生较大的电磁辐射,将高频信号线布线在电源和地线之间,通过电源和底层对电磁波的吸收,所产生的辐射将减少很多。

 

 

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