设计HF PCB时要考虑些什么?


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我目前正在用Eagle Cad设计一个小的PCB,它以GPS 1PPS信号(每秒一个短脉冲)作为输入。1pss的脉冲时间约为1us。

好的,我知道那不是超级HF,但仍然如此。

在设计用于HF的PCB时有哪些好的设计规范?

  • 路线的弯角好于垂直吗?
  • 较粗的路径比较细的路径好吗?
  • 地平面=好吗?
  • 等等..

Dave Jones的PCB设计教程包含许多有用的信息。
Toby Jaffey 2010年

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@Theodor,信号的上升时间是多少?这决定的是频谱含量,而不是信号长度。
Kortuk 2011年

Answers:


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霍华德·约翰逊(Howard Johnson)收集了大量的高速数字设计新闻通讯。

http://www.sigcon.com/pubsAlpha.htm

我的最爱之一显然证明了darron提到的返回电流。DC将沿一条直线(电阻最小的路径;在地平面上的一条直线)流动,而AC将在信号导体下方流动(最小电感的路径;在地平面上的信号路径的镜像)因此,请避免使该返回路径跨过一个分离平面,避免使其跨过许多其他高速返回路径,等等。而且,电源平面可以充当返回路径的接地平面,并且该返回路径可以使平面跳过一个电容器(请记住,上限是高频的缩写);返回路径始终选择最接近信号的平面。 http://www.sigcon.com/Pubs/news/8_08.htm

我相信还有其他新闻通讯。例如,90度角并不是真的那么糟糕。它们只是在走线上增加了多余的电容。在“常规”高速频率下,这没什么大不了的。但是,当您碰到微波时,寄生电容可以为您提供帮助 。http://www.sigcon.com/Pubs/edn/bigbadbend.htm

关于迹线大小,这在很大程度上取决于您的堆栈。如果使用坚固的参考平面(接地或电源!),则走线阻抗是走线宽度和到该平面的距离的函数。如果您不关心阻抗,那么走线的大小并不重要,只要它不太小即可。除非您尝试携带淫秽的电流(安培?),否则,您需要的走线必须足够大以至于它们不会融化!

尝试使信号平面与参考平面相邻。例如,对于6层板,信号层1和3参照接地平面2,信号层4和6参照电源平面4。如果信号平面相邻,请注意不要长时间平行走线,否则会引起串扰。如果有参考平面,则不必担心(尽管返回电流仍然可以串扰,但还不算坏)

时钟走线和其他强大的噪声源应尽可能远离其他走线(我认为,经验法则是时钟走线宽度的5倍,其他开关信号走线宽度的3倍)。


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是的,那不是真正的HF。仍然...

肯定是地平面。

如果您还记得任何事情,那么关于噪声的一件大事就是考虑电流环路。所有信号都必须具有返回电流以返回完整回路。在其他所有条件相同的情况下……信号路径和返回电流所形成的面积越大,您发射和接收的噪声就越大。因此,如果信号的接地线在半英尺外,则将散发出大量噪声并将大量外部噪声耦合到信号上。

接地平面的一个主要原因是,它们为信号提供了非常非常近的返回路径。奇怪的是,返回电流的HF分量倾向于遵循信号走线的路径,而不仅仅是穿过接地层到电池/输入电压的直线路径。

如果您考虑通过最小化回路来最小化噪声……那么,大多数其他降低噪声的步骤即使不言而喻也变得不言而喻。就像,如果您能帮助的话,您就不想在地平面上的一个大插槽上穿一条信号走线……因为返回电流将不得不在插槽周围转移并创建更大的回路面积。出于相同的原因,在接地板上放置走线也会引起问题。您可以做这些事情,您只需要尽力以不交叉的方式路由其他信号。

过孔很棘手。如果您有一个典型的信号-地-电源-信号4层板,那么当您通过通孔过渡到底层时,返回电流的HF分量可能必须绕行到最接近的去耦电容器,以便在下面跟随电源板上的底层信号走线。因此,将去耦电容放置在相对靠近任何过孔的位置。

在布线时,将信号线与地线绞在一起。如果您有带状电缆,请交替接地和信号。(或Ground-signal-signal-ground-signal-signal-ground -...,以便信号始终位于地面附近)


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最好是使高频信号尽可能直接。尽可能将要馈入信号的IC /组件放在输入旁边。

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