解析PCB高速電路板設(shè)計技術(shù)的方法及技巧

高速電路設(shè)計技術(shù)阻抗匹配是指負載阻抗與激勵源內(nèi)部阻抗互相適配，并且得到大功率輸出的一種工作狀態(tài)。高速PCB布線時，為了防止信號的反射，要求線路的阻抗為50Ω。這是個大約的數(shù)字，一般規(guī)定同軸電纜基帶50Ω，頻帶75Ω，對絞線則為100Ω，只是取整數(shù)而已，為了匹配方便。 根據(jù)具體的電路分析采用并行AC端接，使用電阻和電容網(wǎng)絡(luò)作為端接阻抗，端接電阻R要小于等于傳輸線阻抗Z0，電容C必須大于100pF，推薦使用0.1UF的多層陶瓷電容。電容有阻低頻、通高頻的作用，因此電阻R不是驅(qū)動源的直流負載，故這種端接方式無任何直流功耗。
　　
　　串擾是指當信號在傳輸線上傳播時，因電磁耦合對相鄰的傳輸線產(chǎn)生不期望的電壓噪聲干擾。耦合分為容性耦合和感性耦合，過大的串擾可能引起電路的誤觸發(fā)，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作。根據(jù)串擾的一些特性，可以歸納出幾種減小串擾的方法：
　　
　　1、加大線間距，減小平行長度，必要時采用jog 方式布線。
　　
　　2、高速信號線在滿足條件的情況下，加入端接匹配可以減小或消除反射，從而減小串擾。
　　
　　3、對于微帶傳輸線和帶狀傳輸線，將走線高度限制在高于地線平面范圍要求以內(nèi)，可以顯著減小串擾。
　　
　　4、在布線空間允許的條件下，在串擾較嚴重的兩條線之間插入一條地線，可以起到隔離的作用，從而減小串擾。傳統(tǒng)的PCB設(shè)計由于缺乏高速分析和仿真指導(dǎo)，信號的質(zhì)量無法得到保證，而且大部分問題必須等到制版測試后才能發(fā)現(xiàn)。這大大降低了設(shè)計的效率，提高了成本，在激烈的市場競爭下顯然是不利的。于是針對高速PCB設(shè)計，業(yè)界人士提出了一種新的設(shè)計思路，成為“自上而下”的設(shè)計方法，經(jīng)過多方面的方針分析和優(yōu)化，避免了絕大部分可能產(chǎn)生的問題，節(jié)省了大量的時間，確保滿足工程預(yù)算，產(chǎn)生高質(zhì)量的印制板，避免繁瑣而高耗的測試檢錯等。利用差分線傳輸數(shù)字信號就是高速數(shù)字電路中控制破壞信號完整性因素的一項有效措施。在印制電路板（PCB抄板）上的差分線，等效于工作在準TEM模的差分的微波集成傳輸線對。其中，位于PCB頂層或底層的差分線等效于耦合微帶線，位于多層PCB內(nèi)層的差分線，等效于寬邊耦合帶狀線。數(shù)字信號在差分線上傳輸時是奇模傳輸方式，即正負兩路信號的相位差是180，而噪聲以共模的方式在一對差分線上耦合出現(xiàn)，在接受器中正負兩路的電壓或電流相減，從而可以獲得信號消除共模噪聲。而差分線對的低壓幅或電流驅(qū)動輸出實現(xiàn)了高速集成低功耗的要求。
　　
　　隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，了解信號完整性理論，進而指導(dǎo)和驗證高速PCB的設(shè)計是一件刻不容緩的事情。本文總結(jié)的一些經(jīng)驗可以幫助高速電路PCB設(shè)計者縮短開發(fā)周期，避免走不必要的彎路，節(jié)省人力物力。設(shè)計者要在實際的工作中不斷研究和探索，不斷積累經(jīng)驗，結(jié)合新的技術(shù)才能設(shè)計出性能優(yōu)良的高速PCB電路板。