高頻PCB設計技巧

瑞興諾PCB

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隨著電子技術的高速發展，以及無線通信技術在各領域的廣泛應用，高頻、高速、高密度已逐步成為現代電子產品的顯著發展趨勢之一。信號傳輸高頻化和高速數字化，迫使PCB走向微小孔與埋/盲孔化、導線精細化、介質層均勻薄型化，高頻高速高密度多層PCB設計技術已成為一個重要的研究領域。這次，我們主要來了解下高頻PCB設計的一些實用技巧。

對于高頻，很多人的理解就是較高的信號頻率，雖然不能說這種看法有誤，但對于高速電子設計工程師來說，理解應當更為深刻，我們除了關心信號的固有頻率，還應當考慮信號發射時，同時伴隨產生的高階諧波的影響，一般使用下面這個公式來做定義信號的發射帶寬，有時也稱為EMI發射帶寬：F=1/(Tr*π)， F是頻率(GHz);Tr(納秒)指信號的上升時間或下降時間。

通常當F>100MHz的時候，就可以稱為高頻電路。所以，在數字電路中，是否是高頻電路，并不在于信號頻率的高低，而主要是取決于上升沿和下降沿。根據這個公式可以推算，當上升時間小于3.185ns左右的時候，就可認為是高頻電路。在PCB業界將發射帶寬F>300MHz稱為高頻信號，在此頻率下的信號也稱之為微波。

高頻PCB設計技巧：

1、高頻數字信號的地線和模擬信號地線做隔離：模擬地線、數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。高頻數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，當直接連接數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的方式，或者采用高頻扼流磁珠互聯的方式。

2、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。

3、引線彎折越少越好：高頻電路布線的引線最好采用全直線，需要轉折，可用45度折線或者圓弧轉折，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射和相互間的耦合。

4、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。據測，一個過孔可帶來約0.5pF的分布電容，減少過孔數能顯著提高速度和減少數據出錯的可能性。

5、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的數據、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。

6、多層板布線：高頻電路往往集成度較高，布線密度大，采用多層板既是布線所必須，也是降低干擾的有效手段。在PCB Layout階段，合理的選擇一定層數的印制板尺寸，能充分利用中間層來設置屏蔽，更好地實現就近接地，并有效地降低寄生電感和縮短信號的傳輸長度，同時還能大幅度地降低信號的交叉干擾等，所有這些方法都對高頻電路的可靠性有利。

7、避免走線形成的環路：各類高頻信號走線盡量不要形成環路，若無法避免則應使環路面積盡量小。