高速PCB信號線的布線基本原則 | ||||||||||
在高速PCB設(shè)計過程中,特殊元件是指高頻部分的關(guān)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(chǎn)要求的要求。 它們的不正確放置會產(chǎn)生電路兼容性問題,信號完整性問題,并導(dǎo)致PCB設(shè)計失敗。時鐘等關(guān)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(shù):pcb設(shè)計盡可能縮短高頻元件之間的連接,盡量減少其分布參數(shù)和相互的電磁干擾。 易受干擾的元件不應(yīng)太靠近,輸入和輸出應(yīng)盡可能遠。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,更好地實現(xiàn)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(shù)越高,制造工藝越復(fù)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最好采用全直線,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(fā)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:滿足布線最短的最有效手段是在自動布線前對重點高速網(wǎng)絡(luò)進行布線預(yù)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(shù)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(nèi)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(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行水平和豎直布線。在無法避免同層內(nèi)平行布線時,可以在PCB反面大面積敷設(shè)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(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(gòu)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(tǒng)也將非常有益。 (7)走線避免成環(huán):各類信號布線不能形成環(huán)路,也不能形成電流環(huán)路。 (8)每個集成電路塊的附近應(yīng)設(shè)置1個高頻去耦電容。 (9)對于可調(diào)節(jié)元件的布局,如電位器,可調(diào)電感器,可變電容器,微動開關(guān)等,應(yīng)考慮整個扳手的結(jié)構(gòu)要求。 當結(jié)構(gòu)允許時,應(yīng)使用一些常用的開關(guān)。 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(shè)計 在電子設(shè)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(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、機殼地(屏蔽地)、數(shù)字地(邏輯地)和模擬地等。PCB地線設(shè)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(huán)流對干擾影響較大,因而應(yīng)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(yīng)盡量降低地線阻抗,應(yīng)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(yīng)超過波長的1/20,否則應(yīng)采用多點接地方式。 2)將數(shù)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(yīng)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(dǎo)致電子設(shè)備的定時信號電平不穩(wěn),抗噪聲性能變壞。因此,應(yīng)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(yīng)大于3mm。 4)將接地線構(gòu)成閉環(huán)路 某些元件或?qū)Ь€可能具有較高的電位差,應(yīng)增加其距離以避免放電引起的意外短路。 高壓元件應(yīng)放置在無法用手觸及的地方。設(shè)計僅由數(shù)字電路組成的PCB的地線系統(tǒng)時,應(yīng)將地線設(shè)計成閉環(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,因受地線粗細的限制,會在地線上產(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,則會縮小電位差,從而提高電子設(shè)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(chǎn)品的成功在于注重內(nèi)在質(zhì)量。 第二是考慮整體美學,這兩者都是更完美的板,成為一個成功的產(chǎn)品。 質(zhì)量主要歸功于電路板生產(chǎn)的材料和制造工藝,整體美學必須依賴于PCB設(shè)計工程師的原理圖設(shè)計的美學。
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| 發(fā)布時間:2019.07.20 來源:電源適配器廠家 |
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