PCB信号完整性：问题和设计注意事项

信号完整性

涉及高速PCB布局指南的主要问题是信号完整性。长期以来，PCB单元的信号完整性损失一直是一个令人担忧的问题，因此在制造，销售或购买印刷电路板时，请务必牢记信号完整性PCB布局注意事项。

信号完整性问题和印刷电路板

频率

在低频下，您应该不会遇到信号完整性方面的任何重大问题。但是，随着信号速度的提高，您会获得更高的频率，这会影响系统的模拟和数字属性。在较高的频率下，您可能会遇到反射，地面反弹，串扰和振铃，这会严重损害信号的完整性。

如果您期望更高的频率，则需要在电路板设计中考虑传输线对I / O信号的影响。

速度

自然，速度和频率之间的关系是您需要牢记的。较低的速度意味着较低的频率和较少的信号传输问题，而较快的速度意味着较高的频率以及随之而来的问题。

长度

在传输和信号完整性方面要考虑的另一个问题是传输介质的长度。传输介质越长，发生某种信号丢失的机会就越大。

幸运的是，可以通过质量设计和在设计印刷电路板时牢记一些基本布局准则来抵消这些以及大多数其他信号完整性问题。

主信号完整性PCB布局注意事项

已经对设计传输线的最佳方法进行了广泛的研究，以使高速信号能够以最大的效率传播。为了减少信号完整性和其他传输问题的潜在问题，确保您的PCB供应商为电路板提供强大的设计非常重要。

以下是由许多不同来源（例如德州仪器）发布的一些准则，这些准则处理诸如时钟信号及其布线之类的高速信号，并使设计人员可以回顾重要的一致性。由于许多因素会影响传输线，因此会发生EMI问题。为了减少这些问题，良好的PCB设计很重要-并且通过一些简单的设计规则，PCB设计人员可以将这些问题最小化。

在接近您的PCB时，设计人员应首先询问一些基本问题，包括：

l 是否存在敏感信号，这些敏感信号是否需要带状线，或者微带是否足够？

l 系统可以获得多高的频率和多快？

l 接收器和源输入和输出的电气规格是什么？

l 有多少个不同的电源电压，它们各自需要自己的电源板吗？

l 迹线的最小宽度，间距和高度是多少？层之间的最小距离是多少？

l 至少两个独立的功能组之间是否存在互连？

l 通孔要求是什么？盲孔或埋孔可能吗？

印制电路板构造注意事项

对于高速电路板，您需要确保具有埋有接地层和电源层的多层结构。为了使设备接地和电源连接保持较短以减少传输长度和出错的可能性，实心铜平面可能非常有用，并且接地平面为您的高速信号提供了低电感的返回路径。

PCB信号完整性提示

在设计高效印刷电路板时，还应牢记其他一些技巧：

l 直角：避免走线中的直角，因为它们会增加该区域的电容，从而导致阻抗变化和反射。45度角更好，圆形弯曲是理想的。

l 过孔：尽管过孔对于布线至关重要，但它们会增加电感和电容并导致反射。它们还会增加走线长度，因此请谨慎使用，并避免差分走线中的过孔。

l 信号分离：保持高速信号和低速信号彼此分开。还要分离数字和模拟信号。将信号相互路由90度，以最大程度地减少串扰。

PCB层压板的选择

另一个重要的考虑因素是层压板。尽管由于成本效益，FR4 PCB层压板是常见的选择，但它可能会在较高速度下影响数字信号的完整性。

对于更高的频率，您可能需要考虑使用更快的层压板，例如Rogers RO4350。这些层压板在更高的频率下具有更好的性能，使您更容易达到设计目标。不利的一面是这种类型的层压板的成本要高得多。