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高频PCB设计标准

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如果信号的频率超过了300MHz (在数字电路中)和100MHz (在模拟电路中) ,就被认为是高频信号。在此频率工作时,印制电路板上很短的导线也被看作是传输线。

导线或印制电路板达到以下长度"I" (以米为单位)时,则被看作是传输线中,fupper 为信号的最高频率( MHz) 。

这样的传输线具有一定的阻抗,叫做"波阻抗"。宽导线比窄导线的波阻抗要小,同样,离地较近的导线比离地较远的导线波阻抗小。如果传输线的波阻抗与电源和/或负载的波阻抗不匹配,就会产生反射。反射会引起带宽的减小和脉冲上升时间、下降时间的增加。所以,对于高频脉冲信号电路,一定要准确设计印制电路板,以消除这两种不匹配。

传输线的延迟时间约为5 - 10ns/m ,如果线路不匹配,上升时间就会增加到传输线延迟时间的若干倍。粗略地估算,可能为10 - 100ns/m 或0. 1 - 1. 0ns/cm 。

如果儿, R L « Zo , 导线呈现电感性;如果儿, R L » Zo , 导线呈现电容性。

式中, R s 为电源阻抗; R L 为负载阻抗jZ。为传输线的波阻抗。所以,导线阻抗必须和电源阻抗以及负载阻抗相匹配。如果阻抗匹配,在有用的频率范围内,导线几乎不会造成任何明显的振幅衰减。然而,对于较短的导线,阻抗匹配时常很困难,导线或是呈现电容性,或是呈现电感性。此时,印制电路板设计者必须根据电容性或电感性哪个更好而进行选择。

地线和电源线在高频应用中也扮演着重要的角色。这是因为在高频元器件中,从电源线流出的电流会反馈到地,例如尖峰电流。直流电源的电压不能保持连续,这对电路性能会造成极大的影响。.所以,作为一个基本规则,电源线必须尽可能的短。

以下是高频电路印制电路板设计时非常有用的准则:

1 在地与电源之间放置一个去搞电容;

2)使用一片地或是很大的接地表面作为地线;

3) 使用宽电源线;

4) 在高速脉冲系统中,由于趋肤效应和电介质损耗会随着导线长度增加而按比例增加,所以导线应当尽可能短;

5)地线和电源线彼此应当很近,且平行;

6) 判定哪一种寄生元件(电容和电感)危害性更大,并以此为依据进行布线;

7) 当寄生电容可能使电路性能变差时,可为其提供一个地线连接(直接接地或通过一个电容接地)。

8) 保持所有不匹配的线尽可能短,否则上升时间会增加到1ns/cm;

9) 对于大尺寸的印制电路板,介电质损耗格外重要。因此,使用印制电路板时要注意是否有合适的高频范围;



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