高速 PCB 設計聚焦于保障高頻高速信號傳輸質量,需精準管控傳輸線特性阻抗,確保信號在電路板上穩定、低損耗地傳輸,避免反射、串擾等問題。
線路板布局布線要求嚴苛,一方面要依據信號流向、功能模塊合理安排元器件位置,減少信號路徑長度;另一方面采用差分對、等長布線等技術,維持信號時序的一致性。對板材的選擇極為關鍵,應挑選具有低介電常數、低介質損耗的高速板材,同時兼顧散熱性能,為高速運行的電子元件提供良好的工作環境,保障整體電路性能。

高速 PCB 設計常見術語
1、轉換率
這里要明白一個點,不存在從關到開的瞬時轉變,電壓必須是從低電平轉換到高電平,雖然速度很快,但也會通過這中間的所有電壓。
在轉換器期間的某個時間點,它是1.8V,而在另一個時間點是2.5V。電壓從低狀態轉變到高狀態的速度稱為轉換速率。
2、速度
電信號也有速度限制-光速,光速非常快。考慮到1GHz 信號的周期為 1ns(1 納秒),光的傳播速度約為 0.3 m/ns,即 30 cm/ns,意味著在 30 cm 長的導體上,當下一個時鐘脈沖在其開始處生成時,1GHz 信號的第一個時鐘脈沖剛剛到達導體的另一端。
假設為 3GHz,當第一個脈沖到達導體的另一端時,時鐘信號源已經生成第三個脈沖,如果是 3GHz,30cm 導體,意味著單個 30cm 導體在其長度內包含3 個脈沖、3 個高狀態和低狀態。

信號傳輸不是瞬時
3、可靠性
每當電流通過導體時,就會在導體周圍產生磁場,。相反,當磁場穿過導體時,會在該導體內產生電壓。因此電路中的所有導體(通常是 PCB上的走線)都能產生和接受電磁干擾,可能會導致走線傳輸的信號失真。
PCB上的每個軌道也可以被視為一個小型無線電天線,能夠生成和接受無線電信號,可能會使軌道承載的信號失真。
4、阻抗
在上面已經講到過,電信號不是瞬時,實際上在導體中以波的形式傳播。在 3GHz / 30cm 跡線示例中,任何給定時間導體內都有 3 個波(波峰和波谷)。
波會受到各種現象的影響,其中對我們來說最重要的是“反射”。
這里想象一下,我們的導體就像充滿水的運河/通道。波在通道的一端產生,并沿著通道(以接近光速)傳播到另一端。通道本來有100cm寬,但在某個時刻突然變窄到只有1cm寬,當我們的波到達突然變窄的部分(本質上是一堵有小縫隙的墻壁),大部分波會被反彈回來狹窄的部分(墻壁)并向后朝向發射器。

由于寬度變化而產生的波反射
如果運河/通道內有多個狹窄部分,就會有多次反射反彈,干擾信號,信號的大部分能量也不會到達接收器(至少不會在正確的時間)因此,重要的是通道的寬度/高度沿其長度盡可能保持恒定,避免反射。
寬度的多次變化會降低信號質量
也就是阻抗,是導體的電阻、電容和電感的函數。對于高速設計,我們希望走線的阻抗沿其長度盡可能保持一致,另外一件需要考慮的事情,特別是在總線拓撲中,我們希望在接收器處停止波,而不是讓它再次反彈。
這通常是通過終端電阻來實現的,終端電阻會吸收末端波的能量總線(例如RS485)
PCB廠關于高速 PCB 設計常見術語就分享到這里,希望能給大家帶來幫助。

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