隨著電子技術(shù)快速發(fā)展，以及無線通信技術(shù)在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，高頻、高速、高密度已逐步成為現(xiàn)代電子產(chǎn)品的顯著發(fā)展趨勢之一。信號傳輸高頻化和高速數(shù)字化，迫使PCB高頻板走向微小孔與埋/盲孔化、導(dǎo)線精細(xì)化、介質(zhì)層均勻薄型化，高頻高速高密度多層PCB高頻板設(shè)計技術(shù)已成為一個重要的研究領(lǐng)域。作者根據(jù)多年在硬件設(shè)計工作中的經(jīng)驗，總結(jié)一些高頻電路的設(shè)計技巧及注意事項，供大家參考。

    1、如何選擇PCB高頻板板材？

    選擇PCB高頻板板材必須在滿足設(shè)計需求和可量產(chǎn)性及成本中間取得平衡點。設(shè)計需求包含電氣和機(jī)構(gòu)這兩部分。通常在設(shè)計非常高速的PCB高頻板子(大于GHz的頻率)時這材質(zhì)問題會比較重要。例如，現(xiàn)在常用的FR-4材質(zhì)，在幾個GHz的頻率時的介質(zhì)損耗(dielectric loss)會對信號衰減有很大的影響，可能就不合用。就電氣而言，要注意介電常數(shù)(dielectricconstant)和介質(zhì)損在所設(shè)計的頻率是否合用。

    2、在高速設(shè)計中，如何解決信號的完整性問題？

    信號完整性基本上是阻抗匹配的問題。而影響阻抗匹配的因素有信號源的架構(gòu)和輸出阻抗(outputimpedance)，走線的特性阻抗，負(fù)載端的特性，走線的拓樸(topology)架構(gòu)等。解決的方式是靠端接(termination)與調(diào)整走線的拓樸。

    3、如何避免高頻干擾？

    避免高頻（PCB高頻板）干擾的基本思路是盡量降低高頻（PCB高頻板）信號電磁場的干擾，也就是所謂的串?dāng)_(Crosstalk)。可用拉大高速信號和模擬信號之間的距離，或加groundguard/shunttraces在模擬信號旁邊。還要注意數(shù)字地對模擬地的噪聲干擾。

    4、接收端差分線對之間可否加一匹配電阻？

    接收端差分線對間的匹配電阻通常會加，其值應(yīng)等于差分阻抗的值。這樣信號質(zhì)量會好些。

    5、對于只有一個輸出端的時鐘信號線，如何實現(xiàn)差分布線？

    要用差分布線一定是信號源和接收端也都是差分信號才有意義。所以對只有一個輸出端的時鐘信號是無法使用差分布線的。

    6、差分布線方式是如何實現(xiàn)的？

    差分對的布線有兩點要注意，一是兩條線的長度要盡量一樣長，另一是兩線的間距(此間距由差分阻抗決定)要一直保持不變，也就是要保持平行。平行的方式有兩種，一為兩條線走在同一走線層(side-by-side)，一為兩條線走在上下相鄰兩層(over-under)。一般以前者side-by-side(并排，并肩)實現(xiàn)的方式較多。

    7、為何差分對的布線要靠近且平行？

    對差分對的布線方式應(yīng)該要適當(dāng)?shù)目拷移叫小Ｋ^適當(dāng)?shù)目拷且驗檫@間距會影響到差分阻抗(differentialimpedance)的值，此值是設(shè)計差分對的重要參數(shù)。需要平行也是因為要保持差分阻抗的一致性。若兩線忽遠(yuǎn)忽近，差分阻抗就會不一致，就會影響信號完整性

(signalintegrity)及時間延遲(timingdelay)。

    8、如何解決高速信號的手工布線和自動布線之間的矛盾？

    現(xiàn)在較強(qiáng)的布線軟件的自動布線器大部分都有設(shè)定約束條件來控制繞線方式及過孔數(shù)目。各家EDA公司的繞線引擎能力和約束條件的設(shè)定項目有時相差甚遠(yuǎn)。例如，是否有足夠的約束條件控制蛇行線(serpentine)蜿蜒的方式，能否控制差分對的走線間距等。這會影響到自動布線出來的走線方式是否能符合設(shè)計者的想法。另外，手動調(diào)整布線的難易也與繞線引擎的能力有絕對的關(guān)系。例如，走線的推擠能力，過孔的推擠能力，甚至走線對敷銅的推擠能力等等。所以，選擇一個繞線引擎能力強(qiáng)的布線器，才是解決之道。

    9、如何處理實際布線中的一些理論沖突的問題？

    基本上，將模/數(shù)地分割隔離是對的。要注意的是信號走線盡量不要跨過有分割的地方(moat)，還有不要讓電源和信號的回流電流路徑(returningcurrentpath)變太大。

    晶振是模擬的正反饋振蕩電路，要有穩(wěn)定的振蕩信號，必須滿足loopgain與phase的規(guī)范，而這模擬信號的振蕩規(guī)范很容易受到干擾，即使加groundguardtraces可能也無法完全隔離干擾。而且離的太遠(yuǎn)，地平面上的噪聲也會影響正反饋振蕩電路。所以，一定要將晶振和芯片的距離進(jìn)可能靠近。

    確實高速布線與EMI的要求有很多沖突。但基本原則是因EMI所加的電阻電容或ferritebead，不能造成信號的一些電氣特性不符合規(guī)范。所以，最好先用安排走線和PCB高頻板迭層的技巧來解決或減少EMI的問題，如高速信號走內(nèi)層。最后才用電阻電容或ferritebead的方式，以降低對信號的傷害。

    10、是否可以把電源平面上面的信號線使用微帶線模型計算特性阻抗？電源和地平面之間的信號是否可以使用帶狀線模型計算？

    是的，在計算特性阻抗時電源平面跟地平面都必須視為參考平面。例如四層板:頂層-電源層-地層-底層，這時頂層走線特性阻抗的模型是以電源平面為參考平面的微帶線模型。