高速PCB板设计研究

　　
　　在高速PCB板设计中，既需要兼顾信号完整性，保证信号质量，又需要针对EMI干扰，按照减小电磁干扰的要求进行设计，甚至还需要考虑静电放电的保护等要求。
　　文中针对以上高速PCB设计要求，按照PCB的设计流程，研究了PCB的叠成选择，元器件的分组和布局，PCB抄板的布线理论等方面的高速PCB板的设计技术。
　　随着电子设备的高速化，PCB板的设计在各种高速电子设备中的重要性越来越得到重视。一个好的高速PCB板设计不仅能够提升信号的品质，降低电子设备的EMI干扰，为I/O接口提供良好的ESD保护，还能降低电路设计复杂度，节约设备成本。因此，有必要对如何进行高速PCB板设计进行研究。
　　PCB叠层的选择
　　在PCB的设计中，PCB的叠层是需要考虑的第一个要素。图1列举出了常见的多层PCB板叠层方式。针对不同的电路设计要求，需要选用合适的PCB叠层方式。一般来讲，PCB叠层越多，PCB板的抗电磁干扰能力就越强，但PCB板成本和布线复杂度也越高。在高频电子线路的PCB抄板设计中，一般采用多层PCB板设计。
　　采用多层PCB板除了能够提供更多的布线空间以外，最大的好处是能够为信号层提供完整的映像平面，从而极大地提升高频电子系统的抗EMI和EMC能力。所谓映像平面，是指PCB内部一个相邻于电路或信号的大片完整铜箔层，如电压层平面，地平面等。
　　在高频电路中，射频电流会经电容性耦合或者电感性耦合至任一低阻抗路径流回其源头。这个路径可能是其信号线在某一平面上的映射（mirrorim2age）、或是其邻近之路径（crosstalk）、电源平面、接地平面或机壳平面等。如果射频电流在回流过程中不能完全耦合，则信号线与距其最近平面将会产生共模射频电流，从而产生共模EMI。
　　使用多层PCB板后，可以为射频电流提供一个完整的映像平面和低阻抗的回流路径，使得射频电流能以较紧密之耦合方式回到其源头，进而实现较好的磁通抵消，抑制共模电流的产生，起到降低EMI的作用。此外，由于多层板可以采用微带线（microstrip）及带状线（stripline）的布线方式，可以做到较好的信号阻抗控制并降低信号线的分布电感，同时可以降低电源平面和地平面的分布抄板阻抗，因此具有优良的EMC特性。
　　以6层PCB板为例，采用3层信号线走线。在此种PCB叠层方式中，采用了1、3、6三层信号层布线，2、5两层地平面，单层电源平面地层叠方式。此方式为采用六层PCB抄板布线中最佳的叠层方式。在这种叠层方式下，所有的信号布线层均提供了完整的映像平面，为射频信号提供了一个低阻抗的回流通路，从而具有较好之磁通抵消，对EMI的控制具有最好的效果。