信号完整性和 PCB

信号完整性

高速 PCB 布局指南的一个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，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特性。您可能会在较高频率下遇到反射、地弹、串扰和振铃，这会严重损害信号的完整性。

如果您预期更高的频率，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

当然，速度和频率之间的关系是您需要牢记的。更低的速度意味着更低的频率和更少的信号传输问题，而更快的速度意味着更高的频率和随之而来的问题。

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，出现某种信号丢失的可能性就越大。

幸运的是，这些和大多数其他信号完整性问题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指南来解决。

主要信号完整性 PCB 布局注意事项

已经对设计传输线的最佳方式进行了广泛的研究，以便高速信号能够以最高效率传输。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 供应商提供具有强大设计的电路板非常重要。

以下是许多不同来源（例如德州仪器）发布的一些指南，这些指南针对高速信号（例如时钟信号及其布线），并让设计人员回顾了重要的一致性。因为很多事情都会影响传输线，所以可能会出现 EMI 问题。为了减少这些问题，良好的 PCB 设计很重要——通过一些简单的设计规则，PCB 设计人员可以最大限度地减少这些问题。

在接近您的 PCB 时，设计人员应首先提出几个基本问​​题，包括：

• 是否存在敏感信号？这些敏感信号是否需要带状线，或者微带线是否足够？
• 频率有多高，系统能达到多快？
• 汇和源输入和输出的电气规格是什么？
• 有多少种不同的电源电压，它们是否需要各自的电源层？
• 走线的最小宽度、间距和高度是多少？层之间的最小距离是多少？
• 至少两个独立的功能组之间是否存在互连？
• 过孔要求是什么？盲孔和/或埋孔是否可行？

印刷电路板结构注意事项

对于高速电路板，您需要确保具有埋地和电源层的多层板。为了缩短设备接地和电源连接以减少传输长度和出错的可能性，实心铜层非常有用，并且接地层为您的高速信号提供了低电感返回路径。

Millennium Circuits Limited 是印刷电路板供应领域的领先专家，可为您提供设计用于实现高速传输并减少信号完整性损失的 PCB，并可帮助您确定最适合您业务需求的组件封装。

PCB 信号完整性提示

在设计高效印刷电路板时，请牢记以下其他一些技巧：

• 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。
• 过孔： 尽管过孔对布线至关重要，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。
• 信号分离： 将您的高速和低速信号彼此分开。也将数字和模拟信号分开。将信号以 90 度角相互布线，以最大限度地减少串扰。

PCB 层压板选择

另一个重要的考虑因素是层压板。虽然 FR4 PCB 层压板因其成本效益而成为一种常见的选择，但它可能会影响更高速度下数字信号的完整性。

对于更高的频率，您可能需要考虑使用更高速度的层压板，如 Rogers RO4350。这些层压板将具有更高频率的更好性能，并使您更容易达到您的设计目标。缺点是这种层压板的成本要高得多。

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