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高多层PCB厂家:高速pcb设计注意事项

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2024.10.14
信息摘要:
高速PCB设计注意事项,是一个复杂而精细的过程,它要求设计者不仅要精通电路原理,还需深刻理解信号在高速传输中的行为特性。一、整体布局方面(一…


高频高速PCB

高速PCB设计注意事项,是一个复杂而精细的过程,它要求设计者不仅要精通电路原理,还需深刻理解信号在高速传输中的行为特性。

一、整体布局方面

(一)重视整体布局设计
在高速PCB设计过程中,要对整体布局设计给予足够重视。例如在设计有多个数/模功能块的PCB板时,常规做法是将数/模地分开,因为数字电路在高低电位切换时会在电源和地产生噪声,噪声大小跟信号速度及电流大小有关,如果地平面不分割且数字区域电路产生的噪声较大而模拟区域电路又非常接近时,就会影响模拟电路的正常工作。

(二)元件布局相关
时钟信号布局:时钟信号的设计要符合特性阻抗要求,并且在时钟走线周围提供连续接地,以避免阻抗不匹配。
高速元件布局:高速的IC、晶振等尽量远离板边放置。因为高速IC需要完整而宽大的参考平面进行电磁耦合以降低EMI,如果靠近板边放置,参考平面对于高速信号线的耦合就会变少,造成电场对外辐射量显著增大。

天线布局:如果是蓝牙IC到天线的走线要圆滑或者走直线;天线有效部分的周围及其下层(即背面)不应有元器件、布线和铺铜;天线要求设计在PCB板的板边,尽量朝前面板。而板载天线需要与PCB的地平面拉开距离,并且天线区域所处的位置要禁止有铜箔平面,所有层需要设置铜箔禁止区,这与高速传输线设计原则相反,因为板载天线是要尽可能向空间中辐射电磁波。


二、布线相关
(一)不同布线类型特点与选择
微带线:是用电介质分隔的参考平面(GND或Vcc)的外层信号层上的布线,这样能使延迟最小。如果要降低微带传输线的对外辐射强度,可以尽量使得该信号传输线与其构成信号回流路径的参考平面的间距尽量靠近,并且当传输线的宽度W与参考平面的间距H的比值小于1:3时效果显著;微带传输线对应的参考平面至少要为传输线的3倍宽度以上,参考平面越宽越好。
带状线:在两个参考平面(GND或Vcc)之间的内层信号层布线,这样能获得更大的容抗,更易于阻抗控制,使信号更干净。
(二)特定信号线布线要求
时钟信号:尽量走在单板内层且少打过孔,表层尽量短。
关键信号:不能参考12V电源平面。

高频高速信号线:如DDR时钟信号、LVDS差分信号传输线等,要降低其信号传输时产生的辐射。应使信号线与其参考平面的间距尽量靠近,采用宽而完整的参考平面也可降低电场对外辐射强度。并且在PCB板边走这类高频高速信号线时,如果微带传输线靠近PCB板边平行走线,参考平面对于该高速信号线的耦合变少,会造成电场对外辐射量显著增大,所以要避免这种情况。


三、电磁干扰(EMI)与电磁兼容(EMC)方面
EMI预防措施:在高速PCB设计中EMI预防措施对认证非常有帮助,高速接口的辐射因设计而异,所以建议在设计中使用有助于在认证过程中进行调整的规定。布局在辐射中起着重要作用,例如遵循芯片制造商的布局指南,并确保制造商从辐射角度审查该特定部分的原理图和布局。

滤波电路的EMC设计:滤波的作用基本上都是衰减高频噪声,因此通常设计成低通滤波器。滤波电路的地应该是一个低阻抗的地,且不同功能电路之间要合理设计。


四、电源相关
(一)48V电源布局
保险管尽量靠近电源接口。
同类型电路尽量集中布局,不同类型电路尽量不交叉。
(二)电源设计与滤波

电源设计和滤波对高频PCB的性能有着重要影响。在高频PCB设计中,通常采用低通滤波器、带通滤波器等电路来实现滤波功能,以减少电源噪声对信号的影响。


五、接地与屏蔽方面

在高频PCB设计中,接地和屏蔽设计是不可或缺的一部分。要合理设置接地孔和接地线,确保电路板的接地性能。同时,还需要采用屏蔽措施来减少信号之间的串扰和干扰,例如在敏感电路周围设置金属屏蔽罩或采用特殊材料制成的屏蔽层。


六、仿真与测试方面

在高频PCB设计中,仿真和测试是不可或缺的环节。在仿真过程中,要选择合适的仿真软件并设置合理的仿真参数,同时需要对仿真结果进行仔细分析并根据结果调整设计方案。在测试阶段,要采用合适的测试方法和设备对电路板进行全面的测试,测试内容包括但不限于信号传输质量、阻抗匹配、电源稳定性、散热性能等方面。


七、热设计与可靠性方面
高频PCB在工作过程中会产生大量的热量,如果散热不良会导致电路性能下降甚至损坏。因此,在高频PCB设计中要充分考虑热设计问题,可以采用合适的散热片、风扇等散热措施来降低电路板的温度。同时,还需要考虑电路的可靠性问题,在设计中要充分考虑元器件的可靠性、电路的冗余设计等因素,确保电路在恶劣环境下仍能正常工作。
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