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可靠的高速PCB信号走线九大规则

发布时间:2017-08-28 责任编辑:susan

【导读】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。本文将详解PCB高速信号电路设计中的布线规则。
 
规则一:高速信号走线屏蔽规则
 
在高速的PCB设计中,时钟等关键的高速信号线,走线需要进行屏蔽处理,如果没有屏蔽或只屏蔽了部分,都会造成EMI的泄漏。建议屏蔽线,每1000mil,打孔接地。
 
图1.高速信号线
 
规则二:高速信号的走线闭环规则
 
由于PCB板的密度越来越高,很多PCB LAYOUT工程师在走线的过程中,很容易出现一种失误,即时钟信号等高速信号网络,在多层的PCB走线的时候产生了闭环的结果,这样的闭环结果将产生环形天线,增加EMI的辐射强度。
 
图2.闭环规则
 
规则三:高速信号的走线开环规则
 
规则二提到高速信号的闭环会造成EMI辐射,然而开环同样会造成EMI辐射。
 
时钟信号等高速信号网络,在多层的PCB走线的时候一旦产生了开环的结果,将产生线形天线,增加EMI的辐射强度。
 
图3.开环规则
 
规则四:高速信号的特性阻抗连续规则
 
高速信号,在层与层之间切换的时候必须保证特性阻抗的连续,否则会增加EMI的辐射。也就是说,同层的布线的宽度必须连续,不同层的走线阻抗必须连续。
 
图4.特性阻抗连续规则
 
规则五:高速PCB设计的布线方向规则
 
相邻两层间的走线必须遵循垂直走线的原则,否则会造成线间的串扰,增加EMI辐射。
 
简而言之,相邻的布线层遵循横平竖垂的布线方向,垂直的布线可以抑制线间的串扰。
 
图5.布线方向
 
规则六:高速PCB设计中的拓扑结构规则
 
在高速PCB设计中,线路板特性阻抗的控制和多负载情况下的拓扑结构的设计,直接决定着产品的成功还是失败。
 
图示为菊花链式拓扑结构,一般用于几Mhz的情况下为益。高速PCB设计中建议使用后端的星形对称结构。
 
图6.拓扑结构
 
规则七:走线长度的谐振规则
 
检查信号线的长度和信号的频率是否构成谐振,即当布线长度为信号波长1/4的时候的整数倍时,此布线将产生谐振,而谐振就会辐射电磁波,产生干扰。
 
图7.谐振规则
 
规则八:回流路径规则
 
所有的高速信号必须有良好的回流路径。尽可能地保证时钟等高速信号的回流路径最小。否则会极大的增加辐射,并且辐射的大小和信号路径和回流路径所包围的面积成正比。
 
图8.回流路径
 
规则九:器件的退耦电容摆放规则
 
退耦电容的摆放的位置非常的重要。摆放不合理根本起不到退耦的效果。其原则是:靠近电源的管脚,并且电容的电源走线和地线所包围的面积最小。
 
图9.退耦电容
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