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高速PCB信號(hào)線的布線基本原則
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(1)合理選擇層數(shù):高頻電路往往集成度較高,布線密度大,因此必須采用多層板進(jìn)行布線,這也是降低干擾的有效手段。合理選擇層數(shù),可以大幅度地降低pcb尺寸,充分利用中間層來設(shè)置屏蔽,更好地實(shí)現(xiàn)就近接地,有效地降低寄生電感,有效地縮短信號(hào)的傳輸距離,大幅度地降低信號(hào)間的交叉干擾等。所有這些嘟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(shù)越高,制造工藝越復(fù)雜,成本也越高。/ ]6 y5 y. _% v; J9 }' F5 o
2 _. `- ?- G# h3 a (2)減少高速電路元器件引腳間引線的彎折:高頻電路布線的引線最好采用全直線。若需要彎折,可用45°折線或圓弧線,這樣可以減少高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射和相互間的藕合。* F6 ~- b G, q: f2 ]) o
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(3)縮短高頻電路元器件引腳間的引線:滿足布線最短的最有效手段是在自動(dòng)布線前對(duì)重點(diǎn)高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行布線預(yù)約。: [5 f* U7 ^2 Y: i% d2 M7 u
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(4)減少高頻電路元器件引腳間的引線層間交疊: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(gè)過孔可帶來約0.5pF的分布電容,減少過孔數(shù)能顯著提高速度。: |/ i- t r) Z4 ^
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(5)注意信號(hào)線近距離平行布線時(shí)所引入的交叉干擾:若無法避免平行分布,可在平牙剝言號(hào)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(nèi)平行布線幾乎無法避免,但是在相鄰的兩個(gè)層的布線方向務(wù)必取為相互垂直,在高頻電路布線中最好在相鄰層分別進(jìn)行水平和豎直布線。在無法避免同層內(nèi)平行布線時(shí),可以在pcb反面大面積敷設(shè)地線來降低干擾。這是針對(duì)常用的雙面板而言的,在使用多層板時(shí)可利用中間的電源層來實(shí)現(xiàn)這一功能。經(jīng)過覆銅的pcb,除能提高高頻抗干擾能力以外,還對(duì)散熱、提高pcb強(qiáng)度等有很大好處。另外,若在金屬機(jī)箱上的pcb固定夕助口上鍍錫柵條,則不僅可以提高固定強(qiáng)度、保障接觸良好,而且可以利用金屬機(jī)箱構(gòu)成合適的公共線。
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(6)對(duì)特別重要的信號(hào)線或局音彈元實(shí)施地線包圍的措施。對(duì)時(shí)鐘等單元局部進(jìn)行包地處理對(duì)高速系統(tǒng)創(chuàng)尋非常有益。
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. Q9 k6 _/ O7 o8 i# Z+ g) ~7 p, O (7)各類信號(hào)布線不能形成環(huán)路,也不能形成電流環(huán)路。
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, P! s2 O. @, \* p- X (8)每個(gè)集成電路塊的附近應(yīng)設(shè)置,個(gè)高頻去藕電容。
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地線設(shè)計(jì)( _( _% h; h r5 a! L+ U* F: \
" P) k) r: K1 P0 I 地線設(shè)計(jì)在電子設(shè)備中,控制干擾的重要方法是接地。如果能將度翅拜口屏蔽正確結(jié)合起來使用,可解決大部分的干擾問題。在電子設(shè)備中,地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機(jī)殼地(屏蔽地)、數(shù)字地(邏輯地)和模擬地等。在地線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下4點(diǎn)。
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. N( d. `: z9 g 1)正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地在假須電路中,信號(hào)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(huán)湯樹干擾影響較大,因而應(yīng)采用一點(diǎn)接地方式。當(dāng)信號(hào)工作頻率大于10MHz時(shí),地線阻抗將變得很大,此時(shí)應(yīng)盡量降低地線阻抗,應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地方式。當(dāng)工作頻率在1~10MHz時(shí),如果采用一點(diǎn)接地方式,其地線長(zhǎng)度不應(yīng)超過波長(zhǎng)的1/20,否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地方式。/ }6 K4 a/ s) @& n$ A% H
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2)將數(shù)字電路與模擬電路分拜當(dāng)pcb上既有高速邏輯電路又有線性電路時(shí),應(yīng)使它們盡量分開,兩者的地線不要相混,并且分別與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。
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3)盡量加粗接地線若接地線很細(xì),接地電創(chuàng)各隨電流的變化而變化,導(dǎo)致電子設(shè)備的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn),抗噪聲性能變壞。因此,應(yīng)盡量將陵地線加粗,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(yīng)大于3mm。
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4)將接地線構(gòu)成閉環(huán)路設(shè)計(jì)僅由數(shù)字電路組成的pcb的地線系統(tǒng)時(shí),應(yīng)將地線設(shè)計(jì)成閉環(huán)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(shí),因受地線粗細(xì)的限制,會(huì)在地線上產(chǎn)生較大的電位差,從而引起抗噪聲能力下降。若將地線構(gòu)成環(huán)路,則會(huì)縮小電位差,從而提高電子設(shè)備的抗噪聲能力。
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