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PCB廠分享：高速 PCB 設(shè)計(jì)常見術(shù)語(yǔ)

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人氣：526發(fā)布日期：2024-12-25 10:38【大中小】

高速 PCB 設(shè)計(jì)聚焦于保障高頻高速信號(hào)傳輸質(zhì)量，需精準(zhǔn)管控傳輸線特性阻抗，確保信號(hào)在電路板上穩(wěn)定、低損耗地傳輸，避免反射、串?dāng)_等問(wèn)題。

線路板布局布線要求嚴(yán)苛，一方面要依據(jù)信號(hào)流向、功能模塊合理安排元器件位置，減少信號(hào)路徑長(zhǎng)度；另一方面采用差分對(duì)、等長(zhǎng)布線等技術(shù)，維持信號(hào)時(shí)序的一致性。對(duì)板材的選擇極為關(guān)鍵，應(yīng)挑選具有低介電常數(shù)、低介質(zhì)損耗的高速板材，同時(shí)兼顧散熱性能，為高速運(yùn)行的電子元件提供良好的工作環(huán)境，保障整體電路性能。

高速 PCB 設(shè)計(jì)常見術(shù)語(yǔ)

1、轉(zhuǎn)換率

這里要明白一個(gè)點(diǎn)，不存在從關(guān)到開的瞬時(shí)轉(zhuǎn)變，電壓必須是從低電平轉(zhuǎn)換到高電平，雖然速度很快，但也會(huì)通過(guò)這中間的所有電壓。

在轉(zhuǎn)換器期間的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，它是1.8V，而在另一個(gè)時(shí)間點(diǎn)是2.5V。電壓從低狀態(tài)轉(zhuǎn)變到高狀態(tài)的速度稱為轉(zhuǎn)換速率。

2、速度

電信號(hào)也有速度限制-光速，光速非?？臁？紤]到1GHz 信號(hào)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(zhǎng)的導(dǎo)體上，當(dāng)下一個(gè)時(shí)鐘脈沖在其開始處生成時(shí)，1GHz 信號(hào)的第一個(gè)時(shí)鐘脈沖剛剛到達(dá)導(dǎo)體的另一端。

假設(shè)為 3GHz，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)脈沖到達(dá)導(dǎo)體的另一端時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)源已經(jīng)生成第三個(gè)脈沖，如果是 3GHz，30cm 導(dǎo)體，意味著單個(gè) 30cm 導(dǎo)體在其長(zhǎng)度內(nèi)包含3 個(gè)脈沖、3 個(gè)高狀態(tài)和低狀態(tài)。

信號(hào)傳輸不是瞬時(shí)

3、可靠性

每當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，就會(huì)在導(dǎo)體周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，。相反，當(dāng)磁場(chǎng)穿過(guò)導(dǎo)體時(shí)，會(huì)在該導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電壓。因此電路中的所有導(dǎo)體（通常是 PCB上的走線）都能產(chǎn)生和接受電磁干擾，可能會(huì)導(dǎo)致走線傳輸?shù)男盘?hào)失真。

PCB上的每個(gè)軌道也可以被視為一個(gè)小型無(wú)線電天線，能夠生成和接受無(wú)線電信號(hào)，可能會(huì)使軌道承載的信號(hào)失真。

4、阻抗

在上面已經(jīng)講到過(guò)，電信號(hào)不是瞬時(shí)，實(shí)際上在導(dǎo)體中以波的形式傳播。在 3GHz / 30cm 跡線示例中，任何給定時(shí)間導(dǎo)體內(nèi)都有 3 個(gè)波（波峰和波谷）。

波會(huì)受到各種現(xiàn)象的影響，其中對(duì)我們來(lái)說(shuō)最重要的是“反射”。

這里想象一下，我們的導(dǎo)體就像充滿水的運(yùn)河/通道。波在通道的一端產(chǎn)生，并沿著通道（以接近光速）傳播到另一端。通道本來(lái)有100cm寬，但在某個(gè)時(shí)刻突然變窄到只有1cm寬，當(dāng)我們的波到達(dá)突然變窄的部分（本質(zhì)上是一堵有小縫隙的墻壁），大部分波會(huì)被反彈回來(lái)狹窄的部分（墻壁）并向后朝向發(fā)射器。