PCB 設(shè)計(jì)指南是為電路設(shè)計(jì)工程師制定的基準(zhǔn)，旨在幫助他們滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。遵循這些指南將確保更好的可制造性和強(qiáng)大的產(chǎn)品性能。
　　設(shè)計(jì)指南旨在提高產(chǎn)品的可測(cè)試性和可制造性。它們提出了改善 PCB 信號(hào)完整性和電磁兼容性 (EMC) 的建議，從而提高產(chǎn)品的整體性能。
　　本文將概述各種 PCB 設(shè)計(jì)指南，以提高 PCB 的信號(hào)完整性。遵循這些指南將有助于工程師進(jìn)行穩(wěn)健的PCB 制造。
　　PCB 中的信號(hào)完整性
　　信號(hào)完整性是指電信號(hào)通過傳輸線從驅(qū)動(dòng)器傳輸?shù)浇邮掌鞫划a(chǎn)生任何失真的能力。失真的信號(hào)會(huì)給電路板上的相鄰信號(hào)帶來噪聲，并降低電路運(yùn)行的整體效率。在高速電路中，信號(hào)失真會(huì)變得非常嚴(yán)重，并會(huì)損害 PCB 的整體性能。
　　因此，設(shè)計(jì)符合必要監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)的 PCB 非常重要。設(shè)計(jì)精良且信號(hào)完整性強(qiáng)的 PCB 將避免因衰減、地彈和阻抗干擾而導(dǎo)致的任何信號(hào)衰減。
　　如果電路設(shè)計(jì)僅包含低速信號(hào)，則幾乎不存在信號(hào)完整性問題。但在高速設(shè)計(jì)中，由于較短的上升時(shí)間要求，信號(hào)會(huì)失真。因此，我們需要了解某些信號(hào)完整性問題，才能理解推薦的 PCB 設(shè)計(jì)指南。
　　反射
　　信號(hào)源傳輸?shù)浇邮掌鞯牟糠中盘?hào)功率通過走線反射回源的過程稱為反射。它會(huì)導(dǎo)致振蕩，從而導(dǎo)致信號(hào)失真。每當(dāng)電路中的阻抗發(fā)生變化時(shí)，信號(hào)走線中就會(huì)產(chǎn)生反射效應(yīng)。這反過來又會(huì)增加過沖和下沖問題。
　　振鈴、過沖和下沖
　　振鈴是由于 PCB 走線中的信號(hào)反射而導(dǎo)致電壓或電流信號(hào)發(fā)生不希望的振蕩的過程。如果傳輸信號(hào)的值大于上升信號(hào)中的實(shí)際值，則會(huì)發(fā)生過沖。同樣，當(dāng)傳輸信號(hào)的值低于下降信號(hào)中的實(shí)際值時(shí)，就會(huì)發(fā)生下沖。所有這些過程都會(huì)使 PCB 中的傳輸信號(hào)失真。
　　相聲
　　在高速設(shè)計(jì)中，緊密布線的相鄰信號(hào)可能會(huì)無(wú)意中相互影響，從而導(dǎo)致信號(hào)失真。這種失真主要是由于 PCB 中的電場(chǎng)或磁場(chǎng)耦合造成的。在電路板相鄰層布線的信號(hào)之間也可能發(fā)生串?dāng)_。
　　信號(hào)衰減
　　由于 PCB 的走線電阻和介電損耗，信號(hào)從源通過 PCB 導(dǎo)體傳輸?shù)截?fù)載時(shí)會(huì)發(fā)生信號(hào)衰減或能量損失。在高頻下，信號(hào)衰減要高得多，需要事先進(jìn)行設(shè)計(jì)考慮來處理這個(gè)問題。
　　傳播延遲和信號(hào)偏差
　　信號(hào)在 PCB 走線上的傳播延遲是指該特定信號(hào)從源傳輸?shù)截?fù)載所需的時(shí)間。它取決于 PCB 介電常數(shù)和走線幾何形狀。當(dāng)一組信號(hào)中存在延遲不匹配時(shí)，就會(huì)發(fā)生信號(hào)偏移。在電路設(shè)計(jì)中，當(dāng)存在時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，它會(huì)嚴(yán)重影響性能。
　　地彈或同步開關(guān)噪聲
　　當(dāng) PCB 上的多個(gè)組件同時(shí)在高低狀態(tài)之間切換時(shí)，電源和接地路徑中的電壓會(huì)下降。這會(huì)導(dǎo)致組件電源和接地引腳之間的電壓降低。噪聲容限也會(huì)降低，這可能會(huì)導(dǎo)致電路的錯(cuò)誤切換。
　　PCB 信號(hào)完整性指南
　　線路阻抗不連續(xù)是上述大多數(shù)信號(hào)完整性問題的原因。這種阻抗不連續(xù)性發(fā)生在信號(hào)布線時(shí)，例如走線分支、返回信號(hào)路徑分叉以及路徑中的過孔或短截線。
　　減少由于阻抗不匹配而導(dǎo)致的信號(hào)失真的指導(dǎo)原則如下：
　　在源端提供正確的終端電阻。
　　使用更小的微通孔可顯著減少由通孔和短線引起的信號(hào)失真。
　　保持短線的走線長(zhǎng)度。
　　避免走線分支并使用適當(dāng)?shù)牟季€拓?fù)洹?br>　　減少串?dāng)_效應(yīng)的設(shè)計(jì)指南如下：
　　在適用的設(shè)計(jì)部分使用差分信號(hào)將消除串?dāng)_效應(yīng)。
　　盡量縮短并行布線信號(hào)的長(zhǎng)度。
　　根據(jù)布線指南，將相鄰信號(hào)間隔開至允許的距離。
　　確保傳輸線足夠靠近接地平面，以避免任何不必要的相鄰信號(hào)耦合。
　　相鄰平面上的信號(hào)的正交布線可以在很大程度上避免串?dāng)_。
　　以下是減少信號(hào)衰減問題的設(shè)計(jì)指南：
　　選擇低損耗的介電材料和電阻走線，以減少信號(hào)衰減誤差。
　　設(shè)計(jì)中使用放大器和中繼器可以幫助增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度。
　　以下是減少傳播延遲和信號(hào)偏差的設(shè)計(jì)指南：
　　避免使用介電常數(shù)較大的基板，以幫助減少信號(hào)的傳播延遲。
　　通過正確的走線長(zhǎng)度匹配，可以限度地減少信號(hào)總線的偏差。
　　減少地彈和開關(guān)噪聲問題的設(shè)計(jì)指南如下：
　　在決定電路板層的堆疊時(shí)，將電源層和接地層彼此靠近放置。
　　去耦電容不是可選的，必須在本地接地實(shí)施。
　　將去耦電容放置在靠近元件引腳的位置，并且盡可能使用引線較短的器件封裝。
　　添加必要的限流電阻，以避免短路或過載。