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在非常高的頻率下,，每條走線,、每個引腳都是RF發(fā)射極和接收器。若非精心設(shè)計布局,，干擾信號極易掩蓋那些設(shè)計人員想要處理的信號,。設(shè)計選擇先從架構(gòu)大局考慮，逐步細(xì)化至亞毫米量級的走線,。有一些經(jīng)過實際嘗試和驗證的技巧可以幫助管理這樣的流程,。 本資料講述了真實系統(tǒng)設(shè)計的實際問題，以及盡量減少RF環(huán)境下信號衰減的方法,。 實現(xiàn)更高信號處理性能的高級技術(shù)需要注意哪些 PCB布局 原理圖 關(guān)鍵元件定位和信號布線 電源旁路 寄生效應(yīng),、過孔和放置 接地層 高速電路的性能與電路板布局密切相關(guān) PCB布局是設(shè)計流程的最后步驟之一，往往未得到足夠的重視,，而高速電路的性能與電路板布局密切相關(guān),。這里我們將介紹一些實用的布局原則，它們有利于： 完善布局流程 幫助確保電路的預(yù)期性能 縮短設(shè)計時間 降低設(shè)計成本 良好的布局要以出色的原理圖為基礎(chǔ) 表示實際電路連接 生成用于布局的NetList 能更清楚地表示功能嗎,？ 其他人能夠理解電路 能顯示信號路徑嗎？ 協(xié)助布局 協(xié)助故障排除,、調(diào)試 表示功能 可增加認(rèn)知價值 就如房地產(chǎn)一樣,，位置決定一切 電路板上的輸入/輸出和電源連接一般都是既定的 元器件的位置和信號路由需要謹(jǐn)慎考慮、細(xì)致規(guī)劃 更好的方法 使用GND和PWR層減少回路R和L,。 使用獨立的AGND和DGND層可最大程度降低AGND層的數(shù)字耦合,。 功能劃分 對功能相關(guān)的元器件分組。 將功能配合信號路徑放置,。 首先通過輸入和輸出,，沿信號路徑進(jìn)行功能布局。 然后實現(xiàn)功能之間的連接,。 兩個輸入,。二者確保平衡,。 增益和反饋。二者確保對稱,。 輸出,。二者確保對稱。 電平轉(zhuǎn)換接入信號路徑,。二者確保對稱,。 輔助功能。 關(guān)鍵信號路徑盡量短,。 關(guān)鍵信號路徑采用備用路徑,，保持平衡。 小型封裝 更佳的高頻響應(yīng) 緊湊的布局 更低的封裝寄生效應(yīng) 低失真引腳排列（專用反饋） 緊湊的布局 流線型信號流 更低失真 PCB設(shè)計 絲印 印有組裝和/或元器件ID信息,。 僅提供信息,。不影響性能。非必須,。 信息包括文字,、線條、形狀,。 若信息放置的位置未經(jīng)仔細(xì)考慮,，信息將毫無用處。 線條最小寬度 = 5密耳(0.127 mm) 文字的高度與線條寬的比值應(yīng)大于12,，以便文字可辨認(rèn),。 不要將文字放在過孔、孔洞,、接合焊盤位置,。 接合焊盤之間保持最小距離。 各廠商產(chǎn)品質(zhì)量有所不同,，邊沿尖利到骯臟都有可能,。 屏蔽層 保護(hù)銅片不受環(huán)境影響。 最大程度降低焊錫橋接仔細(xì)設(shè)計可防止橋接,。 一定程度上影響PCB性能,。 不需要。對延長PCB壽命起關(guān)鍵作用,。極大地提升PCB裝配成品率,。 通常為綠色其他一些受歡迎的顏色有黑色、藍(lán)色,、紅色,、白色,。 銅片 可以是信號層或板層,。 通常是一個1.4密耳(0.04 mm)的厚銅板,。可以更厚,。 蝕刻以形成信號走線和接合焊盤,。 最小走線寬度為4密耳(0.1 mm)。 兩個對象之間的最小空間要求為4密耳(0.1 mm),。 與附近的其他銅板構(gòu)成電容,。 具有電感。 常見通用材料,。 無鉛焊接的高溫版本 高介電常數(shù)：4.7-4.2,。產(chǎn)生高寄生電容 額定值為1 GHz 受控阻抗走線一致性尚可，但并非最佳 Rogers – PTFE類型 良好的高頻,、高溫材料 低介電常數(shù),。2.2及以上?？山档图纳娙?/p> 成本高 良好的阻抗一致性 額定值為10 GHz 許多其他廠商,。某些廠商性能規(guī)格與上述類似。 接合焊盤尺寸 通常比元器件焊盤大30%,。 可使用烙鐵 可目測檢查焊點 可接受具有較大定位誤差的元器件 增加寄生電容 – 降低有效可用頻率 增加焊錫橋接的可能性 需要更多電路板空間 最低尺寸超標(biāo)值：比元器件焊盤大0-5%,。 保持機(jī)械強度 元器件和PCB 之間的接觸區(qū)域不變 降低寄生電容 – 保持 更高的可用頻率 減少所需電路板空間 焊盤形狀 通常為矩形帶尖角 圓角允許焊盤至走線間隔更 緊密。減小電路板尺寸,。 信號布線 使用GND和PWR 使用“焊盤過孔”法將焊盤與層相連,，可最大程度降低寄生效應(yīng) 將功能模塊的元器件盡可能靠近放置 手動放置時，0.5 mm的器件間隔便已足夠 最大程度減少信號走線上的過孔,，越少越好 保證同一個功能模塊中的走線位于同一層,。 使用隔板電容進(jìn)行旁路 保持相鄰板層之間盡可能靠近 避免不必要的過孔穿透板層。 避免挖空板層 盡量保持走線筆直 盡可能減少轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)彎 串?dāng)_和耦合 容性串?dāng)_或耦合 源于上下平行走線,，結(jié)果形成寄生電容 解決辦法是垂直走線,，減少走線耦合和面積 感性串?dāng)_ 感性串?dāng)_源于長距離并行走線之間磁場的交互作用 感性串?dāng)_分為兩類：正向和逆向 逆向串?dāng)_指離受影響走線上的驅(qū)動器最近的噪聲 正向串?dāng)_指離所驅(qū)線路上的驅(qū)動器最遠(yuǎn)的噪聲 通過以下方式盡量減少串?dāng)_ 增加走線間隔（改進(jìn)隔離） 使用防護(hù)走線 使用差分信號 旁路是確保高速電路性能的必要手段 把電容置于電源引腳處 電容提供低阻抗交流回路 為快速上升/下降沿提供局部電荷存儲空間 盡量縮短走線長度 靠近負(fù)載回路 有助于減少接地層中的瞬態(tài)電流 價值 單個電路的性能 使交流阻抗保持于低位 多次諧振 鐵氧體磁珠 寄生效應(yīng)會導(dǎo)致性能下降和失真 內(nèi)部或底部板層 形成隔板電容，其下有電源層（未顯示）,。 間距 較長的距離可消除與其上受控阻抗層的相互影響,。 受控阻抗層 頂部信號層的走線，與該層之間的距離形成傳輸線,，具有特性阻抗,。 頂部（信號）層 走線為傳輸線路，具有特性阻抗 具有信號走線和元件接合焊盤,。 頂部焊接屏蔽 可影響特性阻抗 過孔放置 0603 和0402 C = 電容 RP = 絕緣電阻 RS = 等效串聯(lián)電阻(ESR) L = 引腳和層板的電感 RDA = 電介質(zhì)吸收 CDA = 電介質(zhì)吸收 R = 電阻 CP = 并聯(lián)電容 L= 等效串聯(lián)電感(ESL) 寄生電容為1.5pF時的頻率響應(yīng) 反相輸入端 1pF附加寄生電容 1.5dB尖脈沖 不穩(wěn)定,，振蕩 寄生電感仿真原理圖 振蕩顯示了高速運算放大器同相輸入端長度為2.54cm的走線的影響 其等效電感約為29nH，足以造成持續(xù)的低壓振蕩 接地層和電源層 共同參考點 屏蔽 降低噪聲 減少寄生效應(yīng) 散熱 功率分布 高值電容 不存在100%有效的單一接地方法,！ 各PCB板必須至少有一層專用于接地層,！ 盡量增加接地層,，尤其是在高工作頻率的走線下方 盡量使用可行的厚金屬（降低電阻、增進(jìn)散熱） 使用多個過孔將相同的接地層連在一起 開始設(shè)計布局時,，為模擬和數(shù)字接地層設(shè)置專用層,，僅在必要時分離 遵循混合信號器件數(shù)據(jù)手冊提出的建議。 使旁路電容和負(fù)載回路盡量靠近,，以降低失真 為模擬和數(shù)字接地層的連接提供跳線選項 總結(jié) 高速PCB的設(shè)計需要深思熟慮,、注重細(xì)節(jié) 在原理圖上提供盡量多的信息 元件在電路板上的位置就像整個電路的定位一樣重要 設(shè)計電路板布局時要有預(yù)見性，切勿聽天由命 在電源旁路中使用多個電容 必須考慮并處理好寄生效應(yīng) 接地層和電源層在降低噪聲,、減少寄生效應(yīng)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用 新型封裝和引腳排列有利于改善性能,、提高布局的緊湊性 信號分布有多種方式可供選擇，切記選擇適用的方式 檢查布局時千萬要仔細(xì) |
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