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高速电路设计与仿真之PCB篇(二)

1.最好成对设置覆铜层,如6层板的2、5层或3、4层,这是考虑工艺平衡结构的要求,因为不平衡的覆铜层可能会导致PCB膨胀时翘曲变形; 2.每个信号层最好至少靠近一层铜,有利于阻抗控制,提高信号质量; 缩短电源与地之间的距离,降低电源阻抗; 4.高速时,可以添加多余的地层来隔离信号,但建议不要添加更多的电源层来隔离,因为电源层会带来更多的高频噪声干扰。

实际案例: (1)重要布线(时钟信号)靠近地线; (2)根据部件的特性,将一些对噪声敏感的部件放在一起; (3)将包含关键信号(时钟信号)的元件放在一起,在高速信号和其他信号之间保持一定的间距; (4)如果有不同的地方,一般采用单点连接; (5)尽量靠近电源和地线,减少各种电流电路的面积。 注:单双面板不一致:EMC因为PCB板厚,RF信号回流很少通过低电感的参考平面产生强电磁辐射。

4层及以上板卡一般都能保证好EMC高速电路必须采用多层板等电气性能。 四层板设计一般有两种,一种是间距均匀,另一种是不均匀,如下图所示: 在这里插入图片描述 主要原因是电源与地面之间的间距较小,可以大大降低电源阻抗,提高电源稳定性;但两个信号层的阻抗较高,通常为105-130Ω;且由于信号层与参考平面间距较大,增加了信号回流面积,EMI较强;

阻抗控制可以更好地进行,信号靠近参考平面有利于提高信号质量,减少EMI;缺点是电源和地间距大,电源和地耦合减弱,阻抗增加,但可以通过增加旁路电容来改善。

在实际的高速电路设计中,一般要进行阻抗控制,提高信号质量,因此采用不均匀间距设计。

C、这里不赘述6层板和8层板,感兴趣的朋友自己百度。

过孔在高速PCB将电容引入并改变传输线的阻抗。过孔基本上可分为以下三种: 通孔(镀孔):用于连接层;在PCB在孔内打孔电镀;通常远远大于信号线; 盲孔&埋孔:提供更大的配线密度;增加PCB制造成本,通常只用于高容量电路;埋孔难以调试。

当元件内部的门电路转换时,元件内部会产生瞬时阻抗变化,导致电流瞬时变化。为了减少地面和电源信号的波动,确保电源和电压信号在元件的额定范围内工作,需要使用去耦电容器为这些电流的瞬时变化提供低阻抗路径。 1、0-10Khz:使用调整器; 2、10-100Khz:使用旁路电解电容; 3、100Khz-10Mhz:使用多个100nF电容; 4、10-100Mhz:使用多个10nF电容; 5、100Mhz以上:使用多个1nF电容以及PCB电源和地平面。

去耦电容量一般由系统决定,需要考虑系统的运行频率IO引脚数量、各引脚电容特性、布线阻抗、交叉点温度、内芯片运行状态等。 对理器需要考虑各种内部操作,包括缓存、内部存储、DMA等。 此外,从直流到远高于时钟频率的所有频率,应考虑电源引脚的噪声Udd噪声的±最大直流电压漂移容量和峰值噪声范围必须小于5%。

为取得最佳性能,需要使元件供电引脚与去耦电容间的电感和电阻最小,所以布局时需考考虑布局和连接方式: 当PCB当电源和地平面存在时,PCB如下图所示: 随着时钟频率和边缘切换速度的增加,由于电容器,很难有效地去除高频设备的电源引脚或提供旁路ESL(等效串联电感)随着频率的增加加而增强;电容ESR(等效串联电阻)的增加降低了电容的功效;随着频率的增加,电容寄生装配(焊盘、过孔)电抗增加。 对于高于100Mhz就频率而言,100nF电容不起作用。

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