隨著電子技術(shù)快速發(fā)展，以及無(wú)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(shì)之一。信號(hào)傳輸高頻化和高速數(shù)字化，使PCB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設(shè)計(jì)已成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。在高頻電路中有哪些設(shè)計(jì)技巧和注意事項(xiàng)呢，一起來(lái)看。

1.如何選擇PCB板材？

選擇PCB板材必須在滿足設(shè)計(jì)需求和可量產(chǎn)性及成本中間取得平衡點(diǎn)。通常在設(shè)計(jì)非常高速的PCB板子（大于GHz 的頻率）時(shí)這材質(zhì)問(wèn)題會(huì)比較重要。例如，現(xiàn)在常用的FR-4材質(zhì)，在幾個(gè)GHz的頻率時(shí)的介質(zhì)損耗（dielectric loss）會(huì)對(duì)信號(hào)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)（dielectric constant）和介質(zhì)損在所設(shè)計(jì)的頻率是否合用。

2.如何避免高頻干擾

避免高頻干擾的基本思路是盡量降低高頻信號(hào)電磁場(chǎng)的干擾，也就是所謂的串?dāng)_（Crosstalk）?？捎美蟾咚傩盘?hào)和模擬信號(hào)之間的距離，或加ground guard/shunt traces在模擬信號(hào)旁邊。還要注意數(shù)字地對(duì)模擬地的噪聲干擾。

3.在高速設(shè)計(jì)中，如何解決信號(hào)的完整性問(wèn)題？

信號(hào)完整性基本上是阻抗匹配的問(wèn)題。而影響阻抗匹配的因素有信號(hào)源的架構(gòu)和輸出阻抗（output impedance），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。

4.何謂差分布線？

差分信號(hào)，有些也稱差動(dòng)信號(hào)，用兩根完全一樣，極性相反的信號(hào)傳輸一路數(shù)據(jù)，依靠?jī)筛盘?hào)電平差進(jìn)行判決。為了保證兩根信號(hào)完全一致，在布線時(shí)要保持并行，線寬、線間距保持不變。

5.差分布線方式是如何實(shí)現(xiàn)的？

差分對(duì)的布線有兩點(diǎn)要注意，一是兩條線的長(zhǎng)度要盡量一樣長(zhǎng)；另一個(gè)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）。

6.對(duì)于只有一個(gè)輸出端的時(shí)鐘信號(hào)線，如何實(shí)現(xiàn)差分布線？

要用差分布線一定是信號(hào)源和接收端也都是差分信號(hào)才有意義。所以，對(duì)只有一個(gè)輸出端的時(shí)鐘信號(hào)是無(wú)法使用差分布線的。

7.為何差分對(duì)的布線要靠近且平行？

對(duì)差分對(duì)的布線方式應(yīng)該要適當(dāng)?shù)目拷移叫?。所謂適當(dāng)?shù)目拷且驗(yàn)檫@間距會(huì)影響到差分阻抗(differential impedance)的值，此值是設(shè)計(jì)差分對(duì)的重要參數(shù)。需要平行也是因?yàn)橐３植罘肿杩沟囊恢滦?。若兩線忽遠(yuǎn)忽近，差分阻抗就會(huì)不一致，就會(huì)影響信號(hào)完整性(signal integrity)及時(shí)間延遲(timing delay)。

8.在高速PCB設(shè)計(jì)中，信號(hào)層的空白區(qū)域可以敷銅，而多個(gè)信號(hào)層的敷銅在接地和接電源上應(yīng)如何分配？

一般在空白區(qū)域的敷銅絕大部分情況是接地。只是在高速信號(hào)線旁敷銅時(shí)要注意敷銅與信號(hào)線的距離，因?yàn)樗蟮你~會(huì)降低一點(diǎn)走線的特性阻抗。也要注意不要影響到它層的特性阻抗，例如在dual strip line的結(jié)構(gòu)時(shí)。

9.為何要鋪銅？

一般鋪銅有幾個(gè)方面原因：一是，EMC。對(duì)于大面積的地或電源鋪銅，會(huì)起到屏蔽作用，有些特殊地，如PGND起到防護(hù)作用。二是，PCB工藝要求。一般為了保證電鍍效果，或者層壓不變形，對(duì)于布線較少的PCB板層鋪銅。三是，信號(hào)完整性要求，給高頻數(shù)字信號(hào)一個(gè)完整的回流路徑，并減少直流網(wǎng)絡(luò)的布線。當(dāng)然還有散熱，特殊器件安裝要求鋪銅等等原因。

10.若干PCB組成系統(tǒng)，各板之間的地線應(yīng)如何連接？

各個(gè)PCB板子相互連接之間的信號(hào)或電源在動(dòng)作時(shí)，例如A板子有電源或信號(hào)送到B板子，一定會(huì)有等量的電流從地層流回到A板子(此為Kirchoff current law)。這地層上的電流會(huì)找阻抗最小的地方流回去。所以，在各個(gè)不管是電源或信號(hào)相互連接的接口處，分配給地層的管腳數(shù)不能太少，以降低阻抗，這樣可以降低地層上的噪聲。另外，也可以分析整個(gè)電流環(huán)路，尤其是電流較大的部分，調(diào)整地層或地線的接法，來(lái)控制電流的走法(例如，在某處制造低阻抗，讓大部分的電流從這個(gè)地方走)，降低對(duì)其它較敏感信號(hào)的影響。

11.模擬電源處的濾波經(jīng)常是用LC電路。但是為什么有時(shí)LC比RC濾波效果差？

LC與RC濾波效果的比較必須考慮所要濾掉的頻帶與電感值的選擇是否恰當(dāng)。因?yàn)殡姼械母锌?reactance)大小與電感值和頻率有關(guān)。如果電源的噪聲頻率較低，而電感值又不夠大，這時(shí)濾波效果可能不如RC。但是，使用RC濾波要付出的代價(jià)是電阻本身會(huì)耗能，效率較差，且要注意所選電阻能承受的功率。

12.當(dāng)一塊PCB板中有多個(gè)數(shù)/模功能塊時(shí)，常規(guī)做法是要將數(shù)/模地分開，原因何在？

將數(shù)/模地分開的原因是因?yàn)?a target="_blank">數(shù)字電路在高低電位切換時(shí)會(huì)在電源和地產(chǎn)生噪聲，噪聲的大小跟信號(hào)的速度及電流大小有關(guān)。如果地平面上不分割且由數(shù)字區(qū)域電路所產(chǎn)生的噪聲較大而模擬區(qū)域的電路又非常接近，則即使數(shù)模信號(hào)不交叉，模擬的信號(hào)依然會(huì)被地噪聲干擾。也就是說(shuō)數(shù)模地不分割的方式只能在模擬電路區(qū)域距產(chǎn)生大噪聲的數(shù)字電路區(qū)域較遠(yuǎn)時(shí)使用。

13.怎樣通過(guò)安排疊層來(lái)減少EMI問(wèn)題？

首先，EMI要從系統(tǒng)考慮，單憑PCB無(wú)法解決問(wèn)題。對(duì)EMI來(lái)講，主要是提供信號(hào)最短回流路徑，減小耦合面積，抑制差模干擾。另外地層與電源層緊耦合，適當(dāng)比電源層外延，對(duì)抑制共模干擾有好處。

14.在布局、布線中如何處理才能保證50M以上信號(hào)的穩(wěn)定性？

高速數(shù)字信號(hào)布線，關(guān)鍵是減小傳輸線對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響。因此，100M以上的高速信號(hào)布局時(shí)要求信號(hào)走線盡量短。數(shù)字電路中，高速信號(hào)是用信號(hào)上升延時(shí)間來(lái)界定的。而且，不同種類的信號(hào)（如TTL，GTL，LVTTL），確保信號(hào)質(zhì)量的方法不一樣。

15.在芯片選擇的時(shí)候是否也需要考慮芯片本身的esd問(wèn)題？

不論是雙層板還是多層板，都應(yīng)盡量增大地的面積。在選擇芯片時(shí)要考慮芯片本身的ESD特性，這些在芯片說(shuō)明中一般都有提到，而且即使不同廠家的同一種芯片性能也會(huì)有所不同。設(shè)計(jì)時(shí)多加注意，考慮的全面一點(diǎn)，做出電路板的性能也會(huì)得到一定的保證。但ESD的問(wèn)題仍然可能出現(xiàn)，因此機(jī)構(gòu)的防護(hù)對(duì)ESD的防護(hù)也是相當(dāng)重要的。