高頻高速pcb板怎么布線？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，各項物理性能、精度、技術(shù)參數(shù)要求非常高，常用于汽車防碰撞系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、無線電系統(tǒng)等領(lǐng)域。高頻pcb板在布線方面是一個重要的環(huán)節(jié)，直接影響到高頻高速的運行。今天小編就來講述高頻高速pcb板怎么布線。

高頻電路板應(yīng)該怎么布線？

對于高頻電路板要布線時要格外注意，由微波技術(shù)基礎(chǔ)知識，當(dāng)信號的波長小到可以和傳輸線的長度比例時，這時候我們就不能按傳統(tǒng)的集總電路方法分析電路，而要用場的理論分析，這就是傳輸線理論。當(dāng)然了，一般情況下，我們設(shè)計的電路信號頻率都不會太高，波長=信號傳輸速度/信號頻率，一般信號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)信號傳輸速度為光速3*10^8m/s(實際上要小于）對于300Mhz的信號，波長為1m，通常PCB板上的線長不會達到1m，可以看出，對于頻率不高的信號，我們不用過分擔(dān)心。

高頻pcb板布線要求是什么?

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

高頻線路板布線技巧

1，高頻電路器件管腳間的引線層間交替越少越好

   所謂“引線的層間交替越少越好”是指元件連接過程中所用的過孔（Via）越少越好。一個過孔可帶來約0.5pF的分布電容，減少過孔數(shù)能顯著提高速度和減少數(shù)據(jù)出錯的可能性。

2，高速電子器件管腳間的引線彎折越少越好

高頻電路布線的引線最好采用全直線，需要轉(zhuǎn)折，可用45度折線或者圓弧轉(zhuǎn)折，這種要求在低頻電路中僅僅用于提高銅箔的固著強度，而在高頻電路中，滿足這一要求卻可以減少高頻信號對外的發(fā)射和相互間的耦合。

3，高頻電路器件管腳間的引線越短越好

信號的輻射強度是和信號線的走線長度成正比的，高頻的信號引線越長，它就越容易耦合到靠近它的元器件上去，所以對于諸如信號的時鐘、晶振、DDR的數(shù)據(jù)、LVDS線、USB線、HDMI線等高頻信號線都是要求盡可能的走線越短越好。

高頻pcb板布線規(guī)則

一，高頻pcb板布線需要注意信號線近距離平行走線引入的“串?dāng)_”

高頻電路布線要注意信號線近距離平行走線所引入的“串?dāng)_”，串?dāng)_是指沒有直接連接的信號線之間的耦合現(xiàn)象。由于高頻信號沿著傳輸線是以電磁波的形式傳輸?shù)?，信號線會起到天線的作用，電磁場的能量會在傳輸線的周圍發(fā)射，信號之間由于電磁場的相互耦合而產(chǎn)生的不期望的噪聲信號稱為串?dāng)_（Crosstalk）。PCB板層的參數(shù)、信號線的間距、驅(qū)動端和接收端的電氣特性以及信號線端接方式對串?dāng)_都有一定的影響。所以為了減少高頻信號的串?dāng)_，在布線的時候要求盡可能的做到以下幾點：

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

（2）當(dāng)信號線周圍的空間本身就存在時變的電磁場時，若無法避免平行分布，可在平行信號線的反面布置大面積“地”來大幅減少干擾；

（3）在布線空間許可的前提下，加大相鄰信號線間的間距，減小信號線的平行長度，時鐘線盡量與關(guān)鍵信號線垂直而不要平行；

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

（5）在數(shù)字電路中，通常的時鐘信號都是邊沿變化快的信號，對外串?dāng)_大。所以在設(shè)計中，時鐘線宜用地線包圍起來并多打地線孔來減少分布電容，從而減少串?dāng)_；

（6）對高頻信號時鐘盡量使用低電壓差分時鐘信號并包地方式，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（電源在高頻信號回路中也是地），因為懸空的線有可能等效于發(fā)射天線，接地就能抑制發(fā)射。實踐證明，用這種辦法消除串?dāng)_有時能立即見效。

二，高頻數(shù)字信號的地線和模擬信號地線做隔離

模擬地線、數(shù)字地線等接往公共地線時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互聯(lián)。高頻數(shù)字信號的地線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)字信號的地線還常常帶有非常豐富的高頻信號的諧波分量，當(dāng)直接連接數(shù)字信號地線和模擬信號地線時，高頻信號的諧波就會通過地線耦合的方式對模擬信號進行干擾。所以通常情況下，對高頻數(shù)字信號的地線和模擬信號的地線是要做隔離的，可以采用在合適位置單點互聯(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

   每個集成電路塊的電源引腳就近增一個高頻退藕電容。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阻抗匹配

信號在傳輸?shù)倪^程中，當(dāng)阻抗不匹配的時候，信號就會在傳輸通道中發(fā)生信號的反射，反射會使合成信號形成過沖，導(dǎo)致信號在邏輯門限附近波動。

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

（1）LVDS布線規(guī)則。要求LVDS信號差分走線，線寬7mil，線

距6mil，目的是控制HDMI的差分信號對阻抗為100+-15%歐姆；

（2）USB布線規(guī)則。要求USB信號差分走線，線寬10mil，線距6mil，地線和信號線距6mil；

（3）HDMI布線規(guī)則。要求HDMI信號差分走線，線寬10mil，線距6mil，每兩組HDMI差分信號對的間距超過20mil；

（4）DDR布線規(guī)則。DDR1走線要求信號盡量不走過孔，信號線等寬，線與線等距，走線必須滿足2W原則，以減少信號間的串?dāng)_，對DDR2及以上的高速器件，還要求高頻數(shù)據(jù)走線等長，以保證信號的阻抗匹配。

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