高速PCB設(shè)計(jì)工藝要點(diǎn)

 高速PCB設(shè)計(jì)是一個(gè)相對復(fù)雜的過程，由于高速PCB設(shè)計(jì)中需要充分考慮信號、阻抗、傳輸線等眾多技術(shù)要素，常常成為PCB設(shè)計(jì)初學(xué)者的一大難點(diǎn)，本文提供的幾個(gè)關(guān)于高速PCB設(shè)計(jì)的基本概念及技術(shù)要點(diǎn)將為初學(xué)者提供一些技術(shù)參考。

　　1、什么是高速電路

　　通常認(rèn)為如果數(shù)字邏輯電路的頻率達(dá)到或者超過45MHZ~50MHZ，而且工作在這個(gè)頻率之上的電路已經(jīng)占到了整個(gè)電子系統(tǒng)一定的份量（比如說1/3），就稱為高速電路。

　　實(shí)際上，信號邊沿的諧波頻率比信號本身的頻率高，是信號快速變化的上升沿與下降沿（或稱信號的跳變）引發(fā)了信號傳輸?shù)姆穷A(yù)期結(jié)果。因此，通常約定如果線傳播延時(shí)大于1/2數(shù)字信號驅(qū)動(dòng)端的上升時(shí)間，則認(rèn)為此類信號是高速信號并產(chǎn)生傳輸線效應(yīng)。

　　信號的傳遞發(fā)生在信號狀態(tài)改變的瞬間，如上升或下降時(shí)間。信號從驅(qū)動(dòng)端到接收端經(jīng)過一段固定的時(shí)間，如果傳輸時(shí)間小于1/2的上升或下降時(shí)間，那么來自接收端的反射信號將在信號改變狀態(tài)之前到達(dá)驅(qū)動(dòng)端。反之，反射信號將在信號改變狀態(tài)之后到達(dá)驅(qū)動(dòng)端。如果反射信號很強(qiáng)，疊加的波形就有可能會(huì)改變邏輯狀態(tài)。

　　2、高速信號的確定

　　上面我們定義了傳輸線效應(yīng)發(fā)生的前提條件，但是如何得知線延時(shí)是否大于1/2驅(qū)動(dòng)端的信號上升時(shí)間? 一般地，信號上升時(shí)間的典型值可通過器件手冊給出，而信號的傳播時(shí)間在PCB設(shè)計(jì)中由實(shí)際布線長度決定。下圖為信號上升時(shí)間和允許的布線長度（延時(shí)）的對應(yīng)關(guān)系。

　　PCB 板上每單位英寸的延時(shí)為 0.167ns.。但是，如果過孔多，器件管腳多，網(wǎng)線上設(shè)置的約束多，延時(shí)將增大。通常高速邏輯器件的信號上升時(shí)間大約為0.2ns。如果板上有GaAs芯片，則大布線長度為7.62mm。

　　設(shè)Tr 為信號上升時(shí)間， Tpd 為信號線傳播延時(shí)。如果Tr≥4Tpd，信號落在安全區(qū)域。如果2Tpd≥Tr≥4Tpd，信號落在不確定區(qū)域。如果Tr≤2Tpd，信號落在問題區(qū)域。對于落在不確定區(qū)域及問題區(qū)域的信號，應(yīng)該使用高速布線方法。