一前端
什么是射频电路后端
射频简称RF,射频就是射频电流,它是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流,大于1000次的称为高频电流,而射频就是这样一种高频电流。网络
射频电路指处理信号的电磁波长与电路或器件尺寸处于同一数量级的电路。此时因为器件尺寸和导线尺寸的关系,电路须要用分布参数的相关理论来处理,这类电路均可以认为是射频电路,对其频率没有严格要求,如长距离传输的交流输电线(50或60Hz)有时也要用RF的相关理论来处理。布局
二性能
射频电路的原理及发展ui
射频电路最主要的应用领域就是无线通讯,图1为一个典型的无线通讯系统的框图,下面以这个系统为例分析射频电路在整个无线通讯系统中的做用。编码
这是一个无线通讯收发机(tranceiver)的系统模型,它包含了发射机电路、接收机电路以及通讯天线。这个收发机能够应用于我的通讯和无线局域网络中。在这个系统中,数字处理部分主要是对数字信号进行处理,包括采样、压缩、编码等;而后经过A/D转换器转换器变成模拟形式进入模拟信号电路单元。设计
模拟信号电路分为两部分:发射部分和接收部分。发射部分的主要做用是:数- 模转换输出的低频模拟信号与本地振荡器提供的高频载波通过混频器上变频成射频调制信号,射频信号通过天线辐射到空间中去。接收部分的主要做用是:空间辐射 信号通过天线耦合到接收电路中去,接收到的微弱信号通过低噪声放大器被放大后与本地振荡信号通过混频器下变频为包含中频信号份量的信号。滤波器的做用就是 将有用的中频信号滤出来后输入模-数转换器转换成数字信号,而后进入数字处理部分处理。对象
图1以TriQuint公司的TGA4506-SM为例,给出了这个放大器的电路板图,注意到输入信号是经过一个通过匹配滤波网络输入放大模块。放大模块通常采用晶体管的共射极结构,其输入阻抗必须与位于低噪声放大器前面的滤波器的输出阻抗相匹配,从而保证最佳传输功率和最小反射系数,对于射频电路设计来讲,这种匹配是必须的。此外,低噪声放大器的输出阻抗必须与其后端的混频器输入阻抗相匹配,一样能保证放大器输出的信号能彻底、无反射的输入到混频器中去。这些匹配网络是由微带线组成,在有些时候也可能由独立的无源器件组成,可是它们在高频状况下的电特性与在低频的状况下彻底不一样。图上还能够看出微带线其实是必定长度和宽度的敷铜带,与微带线链接的是片状电阻、电容和电感。blog
图1 TGA4506-SM电路版图
图2 用于我的通讯终端的低噪声放大器电路板图
在电子学理论中,电流流过导体,导体周围会造成磁场;交变电流经过导体,导体周围会造成交变的电磁场,称为电磁波。
在电磁波频率低于100khz时,电磁波会被地表吸取,不能造成有效的传输,但电磁波频率高于100khz时,电磁波能够在空气中传播,并经大气层外缘的电离层反射,造成远距离传输能力,咱们把具备远距离传输能力的高频电磁波称为射频,英文缩写:RF。
高频电路基本上是由无源元件、有源器件和无源网络组成的。高频电路中使用的元器件与低频电路中使用的元器件频率特性是不一样的。高频电路中无源线性元件主要是电阻(器)、电容(器)和电感(器)。
在电子技术领域,射频电路的特性不一样于普通的低频电路。主要缘由是在高频条件下,电路的特性与低频条件下不一样,所以须要利用射频电路理论去理解射频电路的 工做原理。在高频条件下,杂散电容和杂散电感对电路的影响很大。杂散电感存在于导线链接以及组件自己存在的内部自感。杂散电容存在于电路的导体之间以及组件和地之间。在低频电路中,这些杂散参数对电路的性能影响很小,随着频率的增长,杂散参数的影响愈来愈大。在早期的VHF频段电视接收机中的高频头,以及通讯接收机的前端电路中,杂散电容的影响都很是大以致于再也不须要另外添加电容。
此外,在射频条件下电路存在趋肤效应。与直流不一样的是,在直流条件下电流在整个导体中流动,而在高频条件下电流在导体表面流动。其结果是,高频的交流电阻要大于直流电阻。
在高频电路中的另外一个问题是电磁辐射效应。随着频率的增长,当波长可与电路尺寸12比拟时,电路会变为一个辐射体。这时,在电路之间、电路和外部环境之间会产生各类耦合效应,于是引出许多干扰问题。这些问题在低频条件下每每是可有可无的。
随着通讯技术的发展,通讯设备所用频率日益提升,射频(RF)和微波(MW)电路在通讯系统中普遍应用,高频电路设计领域获得了工业界的特别关注,新型半导体器件更使得高速数字系统和高频模拟系统不断扩张。微波射频识别系统(RFID)的载波频率在915MHz和2450MHz频率范围内;全球定位系统 (GPS)载波频率在1227.60MHz和1575.42MHz的频率范围内;我的通讯系统中的射频电路工做在1.9GHz,而且能够集成于体积日益变 小的我的通讯终端上;在C波段卫星广播通讯系统中包括4GHz的上行通讯链路和6GHz的下行通讯链路。一般这些电路的工做频率都在1GHz以上,而且随 着通讯技术的发展,这种趋势会继续下去。可是,处理这种频率很高的电路,不只须要特别的设备和装置,并且须要直流和低频电路中没有用到的理论知识和实际经验。
三
射频电路的应用
RF(Radio Frequency)技术被普遍应用于多种领域,如:电视、广播、移动电话、雷达、自动识别系统等。专用词RFID(射频识别)即指应用射频识别信号对目标物进行识别。RFID的应用包括:
●ETC(电子收费)
● 铁路机车车辆识别与跟踪
● 集装箱识别
● 贵重物品的识别、认证及跟踪
● 商业零售、医疗保健、后勤服务等的目标物管理
● 出入门禁管理
● 动物识别、跟踪
● 车辆自动锁死(防盗)
射频频段频段的主要应用领域有:
1. 卫星通讯与卫星电视广播
* 双边带广播系统(DBS-Direct Broadcast System)
* C波段 :4/6GHz,下行4 GHz,上行6 GHz
* Ku波段:12/15GHz,下行12GHz,上行15GHz
* 卫星间通讯:36GHz
2. 微波中继通讯
* 干线微波:2.1GHz,8GHz,11GHz
* 支线微波:6GHz,8GHz,11GHz,36GH
* 农村多址(一点多址):1.5GHz,2.4GHz,2.6GHz
3. 雷达、气象、测距、定位
* 雷达远程警惕:P,L,S,C
* 精确制导:X,Ka
* 气象:1.7 GHz,0.1375GHz
* 汽车防撞、自动记费:36 GHz,60GHz
* 防盗:9.4 GHz
* 全球定位:1227.60MHz和1575.42MHz
4. 射电天文:36GHz, 94GHz, 125GHz;
5. 计算机无线网:2.5 GHz, 5.8 GHz, 36GHz。
四
射频电路设计的常见问题
一、数字电路模块和模拟电路模块之间的干扰
若是模拟电路(射频)和数字电路单独工做,可能各自工做良好。可是,一旦将两者放在同一块电路板上,使用同一个电源一块儿工做,整个系统极可能就不稳定。这主要是由于数字信号频繁地在地和正电源(>3 V)之间摆动,并且周期特别短,经常是纳秒级的。因为较大的振幅和较短的切换时间。使得这些数字信号包含大量且独立于切换频率的高频成分。在模拟部分,从无线调谐回路传到无线设备接收部分的信号通常小于lμV。所以数字信号与射频信号之间的差异会达到120dB。显然,若是不能使数字信号与射频信号很好地分离。微弱的射频信号可能遭到破坏,这样一来,无线设备工做性能就会恶化,甚至彻底不能工做。
二、供电电源的噪声干扰
射频电路对于电源噪声至关敏感,尤为是对毛刺电压和其余高频谐波。微控制器会在每一个内部时钟周期内短期忽然吸人大部分电流,这是因为现代微控制器都采用 CMOS工艺制造。所以。假设一个微控制器以lMHz的内部时钟频率运行,它将以此频率从电源提取电流。若是不采起合适的电源去耦,必将引发电源线上的电压毛刺。若是这些电压毛刺到达电路RF部分的电源引脚,严重时可能致使工做失效。
三、不合理的地线
若是RF电路的地线处理不当,可能产生一些奇怪的现象。对于数字电路设计,即便没有地线层,大多数数字电路功能也表现良好。而在RF频段,即便一根很短的地线也会如电感器同样做用。粗略地计算,每毫米长度的电感量约为l nH,433 MHz时10toni PCB线路的感抗约27Ω。若是不采用地线层,大多数地线将会较长,电路将没法具备设计的特性。
四、天线对其余模拟电路部分的辐射干扰
在PCB电路设计中,板上一般还有其余模拟电路。例如,许多电路上都有模,数转换(ADC)或数/模转换器(DAC)。射频发送器的天线发出的高频信号可能会到达ADC的模拟淙攵恕R蛭魏蔚缏废呗范伎赡苋缣煜咭谎⒊龌蚪邮誖F信号。若是ADC输入端的处理不合理,RF信号可能在ADC输入的ESD二极管内自激。从而引发ADC误差。
五
射频电路布局原则
在设计RF布局时,必须优先知足如下几个总原则:
(1)尽量地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔离开来,简单地说,就是让高功率RF发射电路远离低功率RF接收电路;
(2)确保PCB板上高功率区至少有一整块地,最好上面没有过孔,固然,铜箔面积越大越好;
(3)电路和电源去耦一样也极为重要;
(4)RF输出一般须要远离RF输入;
(5)敏感的模拟信号应该尽量远离高速数字信号和RF信。
六
物理分区、电气分区设计分区
能够分解为物理分区和电气分区。物理分区主要涉及元器件布局、朝向和屏蔽等问题;电气分区能够继续分解为电源分配、RF走线、敏感电路和信号以及接地等的分区。
一、咱们讨论物理分区问题
元器件布局是实现一个优秀RF设计的关键,最有效的技术是首先固定位于RF路径上的元器件,并调整其朝向以将RF路径的长度减到最小,使输入远离输出,并尽量远地分离高功率电路和低功率电路。
最有效的电路板堆叠方法是将主接地面(主地)安排在表层下的第二层,并尽量将RF线走在表层上。将RF路径上的过孔尺寸减到最小不只能够减小路径电感,并且还能够减小主地上的虚焊点,并可减小RF能量泄漏到层叠板内其余区域的机会。在物理空间上,像多级放大器这样的线性电路一般足以将多个RF区之间相互隔离开来,可是双工器、混频器和中频放大器/混频器老是有多个RF/IF信号相互干扰,所以必须当心地将这一影响减到最小。
二、RF与IF走线应尽量走十字交叉,并尽量在它们之间隔一块地
正确的RF路径对整块PCB板的性能而言很是重要,这也就是为何元器件布局一般在手机PCB板设计中占大部分时间的缘由。在手机PCB板设计上,一般能够将低噪音放大器电路放在PCB板的某一面,而高功率放大器放在另外一面,并最终经过双工器把它们在同一面上链接到RF端和基带处理器端的天线上。须要一些技巧来确保直经过孔不会把RF能量从板的一面传递到另外一面,经常使用的技术是在两面都使用盲孔。能够经过将直经过孔安排在PCB板两面都不受RF干扰的区域来将直经过孔的不利影响减到最小。
有时不太可能在多个电路块之间保证足够的隔离,在这种状况下就必须考虑采用金属屏蔽罩将射频能量屏蔽在RF区域内,金属屏蔽罩必须焊在地上,必须与元器件保持一个适当距离,所以须要占用宝贵的PCB板空间。尽量保证屏蔽罩的完整很是重要,进入金属屏蔽罩的数字信号线应该尽量走内层,并且最好走线层的下面一层PCB是地层。RF信号线能够从金属屏蔽罩底部的小缺口和地缺口处的布线层上走出去,不过缺口处周围要尽量地多布一些地,不一样层上的地可经过多个过孔连在一块儿。
三、恰当和有效的芯片电源去耦也很是重要
许多集成了线性线路的RF芯片对电源的噪音很是敏感,一般每一个芯片都须要采用高达四个电容和一个隔离电感来确保滤除全部的电源噪音。一块集成电路或放大器经常带有一个开漏极输出,所以须要一个上拉电感来提供一个高阻抗RF负载和一个低阻抗直流电源,一样的原则也适用于对这一电感端的电源进行去耦。
有些芯片须要多个电源才能工做,所以你可能须要两到三套电容和电感来分别对它们进行去耦处理,电感极少并行靠在一块儿,由于这将造成一个空芯变压器并相互感应产生干扰信号,所以它们之间的距离至少要至关于其中一个器件的高度,或者成直角排列以将其互感减到最小。
四、电气分区原则大致上与物理分区相同,但还包含一些其它因素
手机的某些部分采用不一样工做电压,并借助软件对其进行控制,以延长电池工做寿命。这意味着手机须要运行多种电源,而这给隔离带来了更多的问题。
电源一般从链接器引入,并当即进行去耦处理以滤除任何来自线路板外部的噪声,而后再通过一组开关或稳压器以后对其进行分配。手机PCB板上大多数电路的直流电流都至关小,所以走线宽度一般不是问题,不过,必须为高功率放大器的电源单独走一条尽量宽的大电流线,以将传输压降减到最低。为了不太多电流损耗,须要采用多个过孔来将电流从某一层传递到另外一层。此外,若是不能在高功率放大器的电源引脚端对它进行充分的去耦,那么高功率噪声将会辐射到整块板上,并带来各类各样的问题。
高功率放大器的接地至关关键,并常常须要为其设计一个金属屏蔽罩。在大多数状况下,一样关键的是确保RF输出远离RF输入。这也适用于放大器、缓冲器和滤波器。在最坏状况下,若是放大器和缓冲器的输出以适当的相位和振幅反馈到它们的输入端,那么它们就有可能产生自激振荡。在最好状况下,它们将能在任何温度和电压条件下稳定地工做。
实际上,它们可能会变得不稳定,并将噪音和互调信号添加到RF信号上。若是射频信号线不得不从滤波器的输入端绕回输出端,这可能会严重损害滤波器的带通特性。为了使输入和输出获得良好的隔离,首先必须在滤波器周围布一圈地,其次滤波器下层区域也要布一块地,并与围绕滤波器的主地链接起来。把须要穿过滤波器的信号线尽量远离滤波器引脚也是个好方法。
此外,整块板上各个地方的接地都要十分当心,不然会在引入一条耦合通道。有时能够选择走单端或平衡RF信号线,有关交叉干扰和EMC/EMI的原则在这里一样适用。平衡RF信号线若是走线正确的话,能够减小噪声和交叉干扰,可是它们的阻抗一般比较高,并且要保持一个合理的线宽以获得一个匹配信号源、走线和负载的阻抗,实际布线可能会有一些困难。缓冲器能够用来提升隔离效果,由于它可把同一个信号分为两个部分,并用于驱动不一样的电路,特别是本振可能须要缓冲器来驱动多个混频器。
当混频器在RF频率处到达共模隔离状态时,它将没法正常工做。缓冲器能够很好地隔离不一样频率处的阻抗变化,从而电路之间不会相互干扰。缓冲器对设计的帮助很大,它们能够紧跟在须要被驱动电路的后面,从而使高功率输出走线很是短,因为缓冲器的输入信号电平比较低,所以它们不易对板上的其它电路形成干扰。压控振荡器(VCO)可将变化的电压转换为变化的频率,这一特性被用于高速频道切换,但它们一样也将控制电压上的微量噪声转换为微小的频率变化,而这就给RF信号增长了噪声。
五、要保证不增长噪声必须从如下几个方面考虑
首先,控制线的指望频宽范围可能从DC直到2MHz,而经过滤波来去掉这么宽频带的噪声几乎是不可能的;其次,VCO控制线一般是一个控制频率的反馈回路的一部分,它在不少地方都有可能引入噪声,所以必须很是当心处理VCO控制线。要确保RF走线下层的地是实心的,并且全部的元器件都牢固地连到主地上,并与其它可能带来噪声的走线隔离开来。
此外,要确保VCO的电源已获得充分去耦,因为VCO的RF输出每每是一个相对较高的电平,VCO输出信号很容易干扰其它电路,所以必须对VCO加以特别注意。事实上,VCO每每布放在RF区域的末端,有时它还须要一个金属屏蔽罩。谐振电路(一个用于发射机,另外一个用于接收机)与VCO有关,但也有它本身的特色。简单地讲,谐振电路是一个带有容性二极管的并行谐振电路,它有助于设置VCO工做频率和将语音或数据调制到RF信号上。全部VCO的设计原则一样适用于谐振电路。因为谐振电路含有数量至关多的元器件、板上分布区域较宽以及一般运行在一个很高的RF频率下,所以谐振电路一般对噪声很是敏感。
信号一般排列在芯片的相邻脚上,但这些信号引脚又须要与相对较大的电感和电容配合才能工做,这反过来要求这些电感和电容的位置必须靠得很近,并连回到一个对噪声很敏感的控制环路上。要作到这点是不容易的。
自动增益控制(AGC)放大器一样是一个容易出问题的地方,无论是发射仍是接收电路都会有AGC放大器。AGC放大器一般能有效地滤掉噪声,不过因为手机具有处理发射和接收信号强度快速变化的能力,所以要求AGC电路有一个至关宽的带宽,而这使某些关键电路上的AGC放大器很容易引入噪声。设计AGC线路必须遵照良好的模拟电路设计技术,而这跟很短的运放输入引脚和很短的反馈路径有关,这两处都必须远离RF、IF或高速数字信号走线。
一样,良好的接地也必不可少,并且芯片的电源必须获得良好的去耦。若是必需要在输入或输出端走一根长线,那么最好是在输出端,一般输出端的阻抗要低得多,并且也不容易感应噪声。一般信号电平越高,就越容易把噪声引入到其它电路。在全部PCB设计中,尽量将数字电路远离模拟电路是一条总的原则,它一样也适用于RF PCB设计。公共模拟地和用于屏蔽和隔开信号线的地一般是同等重要的,所以在设计早期阶段,仔细的计划、考虑周全的元器件布局和完全的布局*估都很是重要,一样应使RF线路远离模拟线路和一些很关键的数字信号,全部的RF走线、焊盘和元件周围应尽量多填接地铜皮,并尽量与主地相连。若是RF走线必须穿过信号线,那么尽可能在它们之间沿着RF走线布一层与主地相连的地。若是不可能的话,必定要保证它们是十字交叉的,这可将容性耦合减到最小,同时尽量在每根RF走线周围多布一些地,并把它们连到主地。
此外,将并行RF走线之间的距离减到最小能够将感性耦合减到最小。一个实心的整块接地面直接放在表层下第一层时,隔离效果最好,尽管当心一点设计时其它的作法也管用。在PCB板的每一层,应布上尽量多的地,并把它们连到主地面。尽量把走线靠在一块儿以增长内部信号层和电源分配层的地块数量,并适当调整走线以便你能将地链接过孔布置到表层上的隔离地块。应当避免在 PCB各层上生成游离地,由于它们会像一个小天线那样拾取或注入噪音。在大多数状况下,若是你不能把它们连到主地,那么你最好把它们去掉。
七
PCB板设计时应注意几个方面
一、电源、地线的处理
既使在整个PCB板中的布线完成得都很好,但因为电源、 地线的考虑不周到而引发的干扰,会使产品的性能降低,有时甚至影响到产品的成功率。因此对电、地线的布线要认真对待,把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度,以保证产品的质量。对每一个从事电子产品设计的工程人员来讲都明白地线与电源线之间噪音所产生的缘由,现只对下降式抑制噪音做以表述:
(1)众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。
(2)尽可能加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,一般信号线宽为:0.2~0.3mm,最经细宽度可达 0.05~0.07mm,电源线为1.2~2.5 mm。 对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用)
(3)用大面积铜层做地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相链接做为地线用。或是作成多层板,电源,地线各占用一层。
二、数字电路与模拟电路的共地处理
如今有许多PCB再也不是单一功能电路(数字或模拟电路),而是由数字电路和模拟电路混合构成的。所以在布线时就须要考虑它们之间互相干扰问题,特别是地线上的噪音干扰。数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强,对信号线来讲,高频的信号线尽量远离敏感的模拟电路器件,对地线来讲,整人PCB对外界只有一个结点,因此必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题,而在板内部数字地和模拟地其实是分开的它们之间互不相连,只是在PCB与外界链接的接口处(如插头等)。数字地与模拟地有一点短接,请注意,只有一个链接点。也有在PCB上不共地的,这由系统设计来决定。
三、信号线布在电(地)层上
在多层印制板布线时,因为在信号线层没有布完的线剩下已经很少,再多加层数就会形成浪费也会给生产增长必定的工做量,成本也相应增长了,为解决这个矛盾,能够考虑在电(地)层上进行布线。首先应考虑用电源层,其次才是地层。由于最好是保留地层的完整性。
四、大面积导体中链接腿的处理
在大面积的接地(电)中,经常使用元器件的腿与其链接,对链接腿的处理须要进行综合的考虑,就电气性能而言,元件腿的焊盘与铜面满接为好,但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如:①焊接须要大功率加热器。②容易形成虚焊点。因此兼顾电气性能与工艺须要,作成十字花焊盘,称之为热隔离(heat shield)俗称热焊盘(Thermal),这样,可以使在焊接时因截面过度散热而产生虚焊点的可能性大大减小。多层板的接电(地)层腿的处理相同。
五、布线中网络系统的做用
在许多CAD系统中,布线是依据网络系统决定的。网格过密,通路虽然有所增长,但步进过小,图场的数据量过大,这必然对设备的存贮空间有更高的要求,同时也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响。而有些通路是无效的,如被元件腿的焊盘占用的或被安装孔、定们孔所占用的等。网格过疏,通路太少对布通率的影响极大。因此要有一个疏密合理的网格系统来支持布线的进行。标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸(2.54mm),因此网格系统的基础通常就定为 0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍数,如:0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。
八
高频PCB设计技巧和方法
一、传输线拐角要采用45°角,以下降回损
二、要采用绝缘常数值按层次严格受控的高性能绝缘电路板。这种方法有利于对绝缘材料与邻近布线之间的电磁场进行有效管理。
三、要完善有关高精度蚀刻的PCB设计规范。要考虑规定线宽总偏差为+/-0.0007英寸、对布线形状的下切(undercut)和横断面进行管理并指定布线侧壁电镀条件。对布线(导线)几何形状和涂层表面进行整体管理,对解决与微波频率相关的趋肤效应问题及实现这些规范至关重要。
四、突出引线存在抽头电感,要避免使用有引线的组件。高频环境下,最好使用表面安装组件。
五、对信号过孔而言,要避免在敏感板上使用过孔加工(pth)工艺,由于该工艺会致使过孔处产生引线电感。
六、要提供丰富的接地层。要采用模压孔将这些接地层链接起来防止3维电磁场对电路板的影响。
七、要选择非电解镀镍或浸镀金工艺,不要采用HASL法进行电镀。
八、阻焊层可防止焊锡膏的流动。可是,因为厚度不肯定性和绝缘性能的未知性,整个板表面都覆盖阻焊材料将会致使微带设计中的电磁能量的较大变化。通常采用焊坝(solder dam)来做阻焊层的电磁场。
这种状况下,咱们管理着微带到同轴电缆之间的转换。在同轴电缆中,地线层是环形交织的,而且间隔均匀。在微带中,接地层在有源线之下。这就引入了某些边缘效应,需在设计时了解、预测并加以考虑。固然,这种不匹配也会致使回损,必须最大程度减少这种不匹配以免产生噪音和信号干扰。
九
电磁兼容性设计
电磁兼容性是指电子设备在各类电磁环境中仍可以协调、有效地进行工做的能力。电磁兼容性设计的目的是使电子设备既能抑制各类外来的干扰,使电子设备在特定的电磁环境中可以正常工做,同时又能减小电子设备自己对其它电子设备的电磁干扰。
一、选择合理的导线宽度
因为瞬变电流在印制线条上所产生的冲击干扰主要是由印制导线的电感成分形成的,所以应尽可能减少印制导线的电感量。印制导线的电感量与其长度成正比,与其宽度成反比,于是短而精的导线对抑制干扰是有利的。时钟引线、行驱动器或总线驱动器的信号线经常载有大的瞬变电流,印制导线要尽量地短。对于分立元件电路,印制导线宽度在1.5mm左右时,便可彻底知足要求;对于集成电路,印制导线宽度可在0.2~1.0mm之间选择。
二、采用正确的布线策略
采用平等走线能够减小导线电感,但导线之间的互感和分布电容增长,若是布局容许,最好采用井字形网状布线结构,具体作法是印制板的一面横向布线,另外一面纵向布线,而后在交叉孔处用金属化孔相连。
三、有效地抑制串扰
为了抑制印制板导线之间的串扰,在设计布线时应尽可能避免长距离的平等走线,尽量拉开线与线之间的距离,信号线与地线及电源线尽量不交叉。在一些对干扰十分敏感的信号线之间设置一根接地的印制线,能够有效地抑制串扰。
四、避免高频信号经过印制导线时产生的电磁辐射
在印制电路板布线时,还应注意如下几点:
(1)尽可能减小印制导线的不连续性,例如导线宽度不要突变,导线的拐角应大于90度禁止环状走线等。
(2)时钟信号引线最容易产生电磁辐射干扰,走线时应与地线回路相靠近,驱动器应紧挨着链接器。
(3)总线驱动器应紧挨其欲驱动的总线。对于那些离开印制电路板的引线,驱动器应牢牢挨着链接器。
(4)数据总线的布线应每两根信号线之间夹一根信号地线。最好是牢牢挨着最不重要的地址引线放置地回路,由于后者常载有高频电流。
五、抑制反射干扰
为了抑制出如今印制线条终端的反射干扰,除了特殊须要以外,应尽量缩短印制线的长度和采用慢速电路。必要时可加终端匹配,即在传输线的末端对地和电源端各加接一个相同阻值的匹配电阻。根据经验,对通常速度较快的TTL电路,其印制线条长于10cm以上时就应采用终端匹配措施。匹配电阻的阻值应根据集成电路的输出驱动电流及吸取电流的最大值来决定。
六、电路板设计过程当中采用差分信号线布线策略
布线很是靠近的差分信号对相互之间也会互相紧密耦合,这种互相之间的耦合会减少EMI发射,一般(固然也有一些例外)差分信号也是高速信号,因此高速设计规则一般也都适用于差分信号的布线,特别是设计传输线的信号线时更是如此。这就意味着咱们必须很是谨慎地设计信号线的布线,以确保信号线的特征阻抗沿信号线各处连续而且保持一个常数。
在差分线对的布局布线过程当中,咱们但愿差分线对中的两个PCB线彻底一致。这就意味着,在实际应用中应该尽最大的努力来确保差分线对中的PCB线具备彻底同样的阻抗而且布线的长度也彻底一致。差分PCB线一般老是成对布线,并且它们之间的距离沿线对的方向在任意位置都保持为一个常数不变。一般状况下,差分线对的布局布线老是尽量地靠近。