高频电路板设计技巧和注意事项图片_高频电路板设计技巧和注意事项

随着电子技术的飞速发展和无线通信技术在各个领域的广泛应用，高频、高速、高密度逐渐成为现代电子产品显著的发展趋势之一。信号传输的高频高速数字化，使PCB走向微孔和埋/盲孔、细导线和均匀薄介质层。高频高速高密度多层PCB的设计已经成为一个重要的研究领域。高频电路中有哪些设计技巧和注意事项？让我们一起来看看。

1.如何选择PCB板？

PCB的选择必须在满足设计要求、大规模生产和成本之间取得平衡。通常，在设计非常高速的PCB板(频率大于GHz)时，这个材料问题会更加重要。比如常用的FR-4材料在几GHz的介电损耗会对信号衰减有很大的影响，所以不一定适合。就电学而言，要注意介电常数和介质损耗在设计频率下是否兼容。

2.如何避免高频干扰

避免高频干扰的基本思路是尽量减少高频信号电磁场的干扰，这种干扰称为串扰。您可以加宽高速信号和模拟信号之间的距离，或者在模拟信号旁边添加接地保护/分流走线。还要注意数字地对模拟地的噪声干扰。

3.如何解决高速设计中的信号完整性问题？

信号完整性基本上是阻抗匹配的问题。影响阻抗匹配的因素包括信号源的结构和输出阻抗、布线的特性阻抗、负载端的特性、布线的拓扑结构等。解决方案是端接和调整布线拓扑。

4.什么是差分布线？

差分信号，有些也叫差分信号，是用两个相同但极性相反的信号来传输所有的数据，通过两个信号之间的电平差来判断。为了保证两个信号完全一致，要保持平行布线，线宽和线间距不变。

5.差分布线是如何实现的？

差分对的布线有两点需要注意。第一，两条线的长度要尽可能长；另一个是两条线之间的距离(由差分阻抗决定)应该始终保持不变，即应该保持平行。平行的方式有两种：一种是两条线并排走在同一条线上；一种是两条线路从上下相邻楼层下面穿过。

6.对于只有一个输出的时钟信号线，如何实现差分布线？

只有当信号源和接收端也是差分信号时，使用差分布线才有意义。因此，对于只有一个输出的时钟信号，不可能使用差分布线。

7.为什么差分对的布线要紧密平行？

差分对的布线应适当靠近且平行。所谓恰当的做法，是因为这个距离会影响差分阻抗值，而差分阻抗值是设计差分对的一个重要参数。为了保持差分阻抗的一致性，还需要并行性。如果两条线路一远一近，差分阻抗会不一致，影响信号完整性和定时延迟。

8.在高速PCB的设计中，信号层的空白区域可以镀铜，但是接地和电源上多个信号层的镀铜如何分配？

一般空白区域镀铜多为接地。在高速信号线旁边镀铜时只要注意镀铜与信号线的距离就可以了，因为镀铜会使布线的特性阻抗降低一点。还应该注意不要影响其它层的特性阻抗，例如在双带状线的结构中。

9.为什么要铺铜？

一般铜敷设有几个原因：第一，EMC。对于大面积的地面或者电源敷设铜，会起到屏蔽作用，一些特殊的地方，比如PGND，会起到保护作用。二、PCB工艺要求。一般为了保证电镀效果，或者叠片不变形，在布线较少的PCB层上铺铜。第三，信号完整性要求，给高频数字信号一个完整的返回路径，并减少DC网络的布线。当然也有散热、特殊器件安装要求覆铜等原因。

10.几块PCB构成一个系统。板与板之间的地线应该如何连接？

当PCB板之间的信号或电源在作用时，比如A板有电源或者信号送到B板时，必然有等量的电流从地层层流回A板(这就是基尔霍夫电流定律)。这个地层的电流会流回阻抗最小的地方。因此，在电源或信号相互连接的接口处，分配给该层的管脚数量不能太少，以降低阻抗，这样可以降低该层上的噪声。此外，还可以对整个电流回路进行分析，特别是电流大的部分，通过调整地层或地线的连接来控制电流路径(比如在某处做低阻抗让大部分电流从这个地方走)，以减少对其他敏感信号的影响。

11.LC电路常用于模拟电源的滤波。但是为什么LC有时候比RC滤波差呢？

LC和RC滤波效果的比较，必须考虑要滤波的频段和电感值是否合适。因为电感电抗与电感值和频率有关。如果电源的噪声频率低，电感值不够大，滤波效果可能不如RC。但使用RC滤波器的代价是电阻本身会消耗能量，效率差，要注意所选电阻能承受的功率。

12.当PCB中有多个数字/模拟功能模块时，传统做法是将数字/模拟地分开。为什么？

之所以要把数字/模拟地分开，是因为数字电路在高低电位切换时会在电源和地中产生噪声，而噪声与信号速度和电流有关。如果不划分地平面，并且数字区电路产生的噪声较大，而模拟区的电路距离很近，即使数模信号不交叉，模拟信号仍然会受到地噪声的干扰。也就是说，数模地分模式只能在模拟电路区远离产生大噪声的数字电路区时使用。

13.如何通过排列堆栈来减少EMI问题？

首先，EMI要从系统上考虑，单靠PCB是解决不了问题的。对于EMI，主要是提供信号最短的返回路径，减少耦合面积，抑制差模干扰。另外，地层与电源层耦合紧密，如果比电源层外延适当，有利于抑制共模干扰。

14.在布局布线上如何处理才能保证50M以上信号的稳定？

高速数字信号布线的关键是减少传输线对信号质量的影响。因此，100M以上高速信号的布局要求信号走线尽可能短。在数字电路中，高速信号由信号上升时间定义。而且，不同种类的信号(如TTL、GTL、LVTTL)有不同的方法保证信号质量。

15.选择芯片时是否也需要考虑芯片本身的esd问题？

无论是双层板还是多层板，都要尽量增加地面的面积。在选择芯片时，要考虑芯片本身的ESD特性，一般在芯片描述中都会提到，甚至不同厂商的同一款芯片性能也会有所不同。多注意设计，考虑周全，电路板的性能也会有保证。但是，ESD问题仍然可能发生，因此该机制的保护对于ESD保护也是非常重要的。