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高速PCB設計部分基礎常識

1、如何選擇板材？選擇PCB板材必須在滿足設計需求和可量產性及成本中間取得平衡點。設計需求包含電氣和機構這兩部分。通常在設計非常高速的PCB板子(大于GHz的頻率)時這材質問題會比較重要。例如，現在常用的FR-4材質，在幾個GHz的頻率時的介質損(dielectric loss)會對信號衰減有很大的影響，可能就不合用。就電氣而言，要注意介電常數（DK）和介質損在所設計的頻率是否合用。2、如何避免信號干擾？避免高頻干擾的基本思路是盡量降低高頻信號電磁場的干擾，也就是所謂的串擾(Crosstalk)。可用拉大高速信號和模擬信號之間的距離，或加ground guard/shunt traces在模擬信號旁邊。還要注意數字地對模擬地的噪聲干擾。3、在高速PCB設計中，如何解決信號的完整性問題？信號完整性基本上是阻抗匹配的問題。而影響阻抗匹配的因素有信號源的架構和輸出阻抗(output impedance)，走線的特性阻抗，負載端的特性，走線的拓樸(topology)架構等。解決的方式是靠端接(termination)與調整走線的拓樸。

在學習電路設計的時候，不知道你是否有這樣的困擾：明明自己學了很多硬件電路理論，也做過了一些基礎操作實踐，但還是無法設計出自己理想的電路。

歸根結底，我們缺少的是硬件電路設計的思路，以及項目實戰經驗。

選擇設計工具

Protel，也就是Altium（現在入門的童鞋大多用AD）。容易上手，網上的學習教程資料也很全1面，在國內也比較流行，應付一般的工作已經足夠，適合初入門的設計者使用。高1級點的還有PADS和Cadence。

電路的可靠性設計

①電路基本通用設計要求:主要指電路的防反接、上電涌流抑制、過流保護、上電復位、看門狗等基本的電路設計要求。

②熱設計:熱應力是導致電子產品失效的較為常見因素，電子器件的工作溫度是影響產品壽命和可靠性的關鍵因素，在減小功率損耗的基礎_上，必須合理通過熱的傳導、輻射和對流設計降低其工作溫度。

③電磁兼容設計:提高電路的抗擾度水平可提高電子產品在復雜電磁環境中的可靠性，主要包括靜電、浪涌、快速瞬變脈沖群、電壓中斷跌落和變化、傳導抗擾度、輻射抗擾度、工頻磁場抗擾度等。需要在設計階段從電路結構和參數、器件選擇、電路板設計以及軟件等多個方面著手，并通過對樣機的電磁兼容測試檢驗。

④安規設計:電子電氣產品的安規設計主要包括安全間隙和爬電距離、絕緣耐壓、接地、防電1擊、防燃防爆、防電磁輻射等，對電子元器件的選擇和電路設計有較為成熟的參考和標準要求。

⑤可制造性設計:根據現有的生產工藝條件關注產品的可制造性設計可有效避免產品在生產、測試過程中受到損傷，降低質量隱患，在PCB設計過程中遵循可制造性的規則，PCB設計完成后還可通過相關軟件工具進行DFM檢查，生成報告并優化修改。

⑥結構和防護設計:主要指電路板的安裝結構和防護，需要避免機械應力對電路板和元器件的指傷，防水防塵等級以及電路板的三防設計。

高速PCB設計--并聯終端匹配

在信號源端阻抗很小的情況下，通過增加并聯電阻使負載端輸入阻抗與傳輸線的特征阻抗相匹配，達到消除負載端反射的目的。實現形式分為單電阻和雙電阻兩種形式。

匹配電阻選擇原則：在芯片的輸入阻抗很高的情況下，對單電阻形式來說，負載端的并聯電阻值必須與傳輸線的特征阻抗相近或相等；對雙電阻形式來說，每個并聯電阻值為傳輸線特征阻抗的兩倍。

并聯終端匹配優點是簡單易行，顯而易見的缺點是會帶來直流功耗：單電阻方式的直流功耗與信號的占空比緊密相關；雙電阻方式則無論信號是高電平還是低電平都有直流功耗，但電流比單電阻方式少一半。

常見應用：以高速信號應用較多。

（1）DDR、DDR2等SSTL驅動器。采用單電阻形式，并聯到VTT（一般為IOVDD的一半）。其中DDR2數據信號的并聯匹配電阻是內置在芯片中的。

（2）TMDS等高速串行數據接口。采用單電阻形式，在接收設備端并聯到IOVDD，單端阻抗為50歐姆（差分對間為100歐姆)。