高速pcb設計
（一）、電子系統設計所面臨的挑戰
隨著系統設計複雜性和整合度的大規模提高，電子系統設計師們正在從事100mhz以上的電路設計，匯流排的工作頻率也已經達到或者超過50mhz，有的甚至超過100mhz。目前約50% 的設計的時鐘頻率超過50mhz，將近20% 的設計主頻超過120mhz。
當系統工作在50mhz時，將產生傳輸線效應和訊號的完整性問題；而當系統時鐘達到120mhz時，除非使用高速電路設計知識，否則基於傳統 方法設計的pcb將無法工作。因此，高速電路設計技術已經成為電子系統設計師必須採取的設計手段。只有通過使用高速電路設計師的設計技術，才能實現設計過 程的可控性。
（二）、什麼是高速電路
通常認為如果數字邏輯電路的頻率達到或者超過45mhz~50mhz，而且工作在這個頻率之上的電路已經佔到了整個電子系統一定的份量（比如說１／３），就稱為高速電路。
實際上，訊號邊沿的諧波頻率比訊號本身的頻率高，是訊號快速變化的上公升沿與下降沿（或稱訊號的跳變）引發了訊號傳輸的非預期結果。因此，通常約定如果線傳播延時大於1/2數碼訊號驅動端的上公升時間，則認為此類訊號是高速訊號並產生傳輸線效應。
訊號的傳遞發生在訊號狀態改變的瞬間，如上公升或下降時間。訊號從驅動端到接收端經過一段固定的時間，如果傳輸時間小於1/2的上公升或下降時間， 那麼來自接收端的反射訊號將在訊號改變狀態之前到達驅動端。反之，反射訊號將在訊號改變狀態之後到達驅動端。如果反射訊號很強，疊加的波形就有可能會改變 邏輯狀態。
（三）、高速訊號的確定
上面我們定義了傳輸線效應發生的前提條件，但是如何得知線延時是否大於1/2驅動端的訊號上公升時間？ 一般地，訊號上公升時間的典型值可通過器件手冊給出，而訊號的傳播時間在pcb設計中由實際佈線長度決定。下圖為訊號上公升時間和允許的佈線長度(延時)的對應關係。
pcb 板上每單位英吋的延時為 0.167ns.。但是，如果過孔多，器件管腳多，網線上設定的約束多，延時將增大。通常高速邏輯器件的訊號上公升時間大約為0.2ns。如果板上有gaas晶元，則最大佈線長度為7.62mm。
設tr 為訊號上公升時間， tpd 為訊號線傳播延時。如果tr≥4tpd，訊號落在安全區域。如果2tpd≥tr≥4tpd，訊號落在不確定區域。如果tr≤2tpd，訊號落在問題區域。對於落在不確定區域及問題區域的訊號，應該使用高速佈線方法。
（四）、什麼是傳輸線
pcb板上的走線可等效為下圖所示的串聯和併聯的電容、電阻和電感結構。串聯電阻的典型值0.25-0.55 ohms/foot，因為絕緣層 的緣故，併聯電阻阻值通常很高。將寄生電阻、電容和電感加到實際的pcb連線中之後，連線上的最終阻抗稱為特徵阻抗zo。線徑越寬，距電源/地越近，或隔 離層的介電常數越高，特徵阻抗就越小。如果傳輸線和接收端的阻抗不匹配，那麼輸出的電流訊號和訊號最終的穩定狀態將不同，這就引起訊號在接收端產生反射， 這個反射訊號將傳回訊號發射端並再次反射回來。隨著能量的減弱反射訊號的幅度將減小，直到訊號的電壓和電流達到穩定。這種效應被稱為振盪，訊號的振盪在信 號的上公升沿和下降沿經常可以看到。
（五）、傳輸線效應
基於上述定義的傳輸線模型，歸納起來，傳輸線會對整個電路設計帶來以下效應。
? 反射訊號reflected signals
? 延時和時序錯誤delay & timing errors
? 多次跨越邏輯電平門限錯誤false switching
? 過衝與下衝overshoot/undershoot
? 串擾induced noise (or crosstalk)
? 電磁輻射emi radiation
5.1 反射訊號
如果一根走線沒有被正確終結(終端匹配)，那麼來自於驅動端的訊號脈衝在接收端被反射，從而引發不預期效應，使訊號輪廓失真。當失真變形非常 顯著時可導致多種錯誤，引起設計失敗。同時，失真變形的訊號對雜訊的敏感性增加了，也會引起設計失敗。如果上述情況沒有被足夠考慮，emi將顯著增加，這 就不單單影響自身設計結果，還會造成整個系統的失敗。
高速PCB設計心得
一 前言 隨著pcb 系統的向著高密度和高速度的趨勢不斷的發展，電源的完整性問題，訊號的完整性問題 si 以及emi，emc 的問題越來越突出，嚴重的影響了系統的效能甚至功能的實現。所謂高速並沒有確切的定義，當然並不單單指時鐘的速度，還包括數字系統上公升沿及下降沿的跳變的速度，跳變的速度越快，上公升...
高速PCB設計注意事項
1 微帶 microstrip 和帶狀線 stripline 佈線。微帶線是用電介質分隔的參考平面 gnd或vcc 的外層訊號層上的佈線，這樣能使延遲最小 帶狀線則在兩個參考平面 gnd或vcc 之間的內層訊號層佈線，這樣能獲得更大的容抗，更易於阻抗控制，使訊號更乾淨，如圖所示。微帶線和帶狀線最佳佈...
FLASH高速PCB布局佈線設計指南
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