硬件电路设计

1、如何选择PCB板材？

设计高频电路用电路板有许多注意事项，尤其是GHz等级的高频电路，更需要注意各电子组件pad与印刷pattern的长度对电路特性所造成的影响。最近几年高频电路与数字电路共享相同电路板，构成所谓的混载电路系统似乎有增加的趋势，类似如此的设计经常会造成数字电路动作时，高频电路却发生动作不稳定等现象，其中原因之一是数字电路产生的噪讯，影响高频电路正常动作所致。为了避免上述问题除了设法分割两电路block之外，设计电路板之前充分检讨设计构想，才是根本应有的手法，基本上设计高频电路用电路板必需掌握下列三大原则:

1、3点以上连线，尽量让线依次通过各点，便于测试，线长尽量短，如下图（按前一种）：

随着PCB 系统的向着高密度和高速度的趋势不断的发展，电源的完整性问题，信号的完整性问题（SI），以及EMI，EMC 的问题越来越突出，严重的影响了系统的性能甚至功能的实现。所谓高速并没有确切的定义，当然并不单单指时钟的速度，还包括数字系统上升沿及下降沿的跳变的速度，跳变的速度越快，上升和下降的时间越短，信号的高次谐波分量越丰富，当然就越容易引起SI，EMC，EMI 的问题。本文根据以往的一些经验在以下几个方面对高速PCB 的设计提出一些看法，希望对各位同事能有所帮助。

　　如果信号的频率超过了300MHz (在数字电路中)和100MHz (在模拟电路中) ，就被认为是高频信号。在此频率工作时，印制电路板上很短的导线也被看作是传输线。

　　摘要 主要讨论了高速电路板的典型结构和设计的布线要点，为设计者提供了一套实用的参考资料，使设计满足实际生产工艺要求。

第一篇 掌握IC封装的特性以达到最佳EMI抑制性能

第一篇 PCB基本概念

第一篇  混合信号电路板的设计准则 

第一篇 DSP系统的降噪技术

第一篇  印制电路板的可靠性设计

第一篇   改进电路设计规程提高可测试性

第一篇  高密度(HD)电路的设计

             第一篇 PCB布线 

虽然印制电路板(PCB)布线在高速电路中具有关键的作用，但它往往是电路设计过程的最后几个步骤之一。高速PCB布线有很多方面的问题，关于这个题目已有人撰写了大量的文献。本文主要从实践的角度来探讨高速电路的布线问题。主要目的在于帮助新用户设计高速电路PCB布线时对需要考虑的多种不同问题引起注意。另一个目的是为已经有一段时间没接触PCB布线的客户提供一种复习资料。由于版面有限，本文不可能详细地论述所有的问题，但是我们将讨论对提高电路性能、缩短设计时间、节省修改时间具有最大成效的关键部分。 

    下面是我对电源回流的理解，跟大家分享一下^_^(其中介绍的一些处理方法在国内外很多高速PCB电路里都有应用的)

在电路设计的时候，在一块PCB板上存在多种电源、多种地的情况越来越多，例如48V,12V-12V,5V,-5V,3.3V,2.5V,1.8V1.5V等电源中常见的种类，AGND（模拟地）DGND（数字地）、PGND（保护地）等不同功能所需的地平面纵横交错，一部分IC明确要求本IC要进行单点接地，以及所需的电源、地平面挖空。为了保证这些地、电源都有高的可靠性，将每一种电源、地分配一层，即一个平面，必然导致电路板叠层的增加，电路板制作的成本大幅度升高。前面说过，电路板的制作成本和叠层数成正比。为了兼顾节约成本和保证电路板的可靠性，工程师在PCB设计的时候，会按照电路板的特点、将两种或者几种PCB的电源或地设计在同一个平面上，从而导致了电源、地平面的不完整，即地（电源）层分割。

在电子系统设计中，为了少走弯路和节省时间，应充分考虑并满足抗干扰性 的要求，避免在设计完成后再去进行抗干扰的补救措施。形成干扰的基本要素有三个：

（1）干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下：du/dt， di/dt大的地方就是干扰源。如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可 能成为干扰源。 

（2）传播路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传 播路径是通过导线的传导和空间的辐射。 

（3）敏感器件，指容易被干扰的。如：A/D、D/A变换器，单片机，数字IC， 弱信号放大器等。 

　　混合信号电路PCB 的设计很难，零件的布局，布线以及电源和地线的处理将影响到电路性能和电磁相容性能。本文介绍的地和电源的分区设计能最佳化混合信号电路的性能。

　　如何降低数字信号和模拟信号的相互干扰呢?在设计之前必须了解电磁相容 (EMC) 的两个基本原则：第一个原则是尽可能降低电流回路的面积；第二个原则是系统只采取一个参考面。相反如果系统存在两个参考面，就有可能形成一个偶极天线 (注：小型偶极天线的辐射大小与线的长度，流过电流的大小的频率成正比)；而如果信号不能由尽可能小的环路返回，就有可能形成一个大的环状天线 (注：大型环状天线的辐射大小与环路面积，流过环路的电流大小及频率的平方成正比)。在设计中要尽可能避免这两种情况。

数字器件正朝着高速、低耗、小体积、高抗干扰性的方向发展,这一发展趋势对印刷电路板的设计提出了很多新要求。

(1)高频电路往往集成度较高,布线密度大,采用多层板既是布线所必须的,也是降低干扰的有效手段。

合理选择层数能大幅度降低印板尺寸,能充分利用中间层来设置屏蔽,能更好地实现就近接地,能有效地降低寄生电感,能有效缩短信号的传输长度,能大幅度地降低信号间的交叉干扰等等,所有这些都对高频电路的可靠工作有利。有资料显示,同种材料时,四层板要比双面板的噪声低20dB。但是,板层数越高,制造工艺越复杂,成本越高.