PCB設計中信號完整性問題詳解

信號傳輸并非嚴格針對網絡設計人員，您的 PCB 設計可能會遇到同類問題。 因為您不必撥弄耳朵，所以防止電源完整性和信號完整性問題對于您的 PCB 設計順利且無靜電至關重要。

HDMI 還是復合？ 了解信號完整性問題中的信號

無論是有線智能平板電視還是等離子電視、衛星電視、Netflix、Hulu、Amazon 或 YouTube，接收信號的方式有很多種，因此您可以隨心所欲地觀看電視。 同樣，大多數 PCB 在傳統設計和高速設計中都會包含多種信號類型。 他們之中有一些是：

功率信號：根據復雜程度，您可能有幾種不同級別的功率信號。 例如，大多數處理器需要 3-5 V 范圍內的信號，而放大器可能需要 15 V 范圍內的偏置電壓。

數據信號：數據可以是模擬的或數字的。對于模擬量，典型范圍為+/- 10V。 對于數字信號，范圍可能是 0-5V 或 +/5V，具體取決于信號格式。

控制信號：通常用于開啟或關閉設備，一般為0-5V信號。

通信信號：這些信號的信號強度可能低至微伏。 這些通常是 RF，頻率可能會在很寬的范圍內變化。 電路板制造商解釋說，防止電源完整性和信號完整性對于您的 PCB 設計平穩且無靜電至關重要。

除了信號強度，頻率也是模擬信號 PCB 設計中的重要考慮因素。 這在高頻通信設備的 PCB 中尤為重要。

輸出尺寸和接線注意事項：多寬

對于非常簡單的 PCB 設計，您通常可以避免設計路線以適應極端電流和電壓。 例如，可以在整個過程中使用單一布線寬度來處理最大容量。 盡管這種情況遠非最佳實踐，但您的電路板在這些情況下可能會正常工作。 如果您像我一樣，我們希望通過盡可能小和多功能來優化我們的電路板。

對于這些比較復雜的PCB設計，必須特別小心，布線并不是那么簡單。 我們需要設計與它們攜帶的信號相匹配的路線。

確保聲音已靜音

舊電視信號傳輸中的噪音讓您試圖隔著雪地觀看自己喜歡的節目。 如今，信號完整性問題（例如嘈雜的傳輸線）可能會導致混亂甚至根本沒有信號。 PCB 設計中的噪聲有很多來源。 例如開關IC管腳狀態引起的干擾、振蕩器等輻射器件對附近布線的干擾、同一布線上的多個頻率信號等來源。

從大多數復雜的 PCB 設計中完全消除噪聲幾乎是不可能的。 但是，有一些方法可以最大限度地減少噪音。 消除噪聲的最佳資產是組件的放置。 所有分量輻射都取決于頻率，頻率越高（信號變化），與光源的距離越短。 因此，處理相同信號的組件應遠離其他組件放置。 將組件放置在信號產生和終止的地方。您也可以嘗試實現去耦電容器或旁路電容器。 如果可能，應將它們直接系在地面上并且尺寸合適。 請注意，任何電感都將與電容器組合以建立濾波電路。

一轉：差動傳輸

只要有可能，就可以通過使用差分電路來改善信號完整性。 大多數 IC 設計人員都試圖實現這一目標。 然而，有時差分對可能被路由到彼此不相鄰的引腳。 從PCB設計的角度來看，我們應該進行以下操作：

• 將差分對布線在一起;

• 盡可能使用相同的走線寬度和長度;

• 在同一信號平面或同一樓層布線。

接地層簡化了信號完整性

地平面可以為多個電路提供中心層參考，可以顯著減少引腳連接和布線數量，更不用說簡化復雜PCB的外觀布局。 在設計 PCB 時，以下技術可以最大限度地減少與地平面相關的問題：

確保從電源平面到地平面沒有直接路徑（這看起來很容易，但對于復雜的設計，你可以忽略它，直到你開始煎炸）。

• 不要在接地層中插入間隙;

• 在接地層/電源層之間運行時鐘信號（或其他關鍵信號);

• 使用同一層上的同一環路（地平面）路由信號;

• 對于具有多個接地平面的電路板，將它們連接在每個平面的同一點上;

• 對于帶有機箱連接的電路板，確保所有接地層都連接在一起。

當我四處移動舊電視的天線以獲得我想要的頻道時，總會有一些瘋狂的方法：向左擺動，然后向右擺動，然后慢慢地來回移動，直到找到合適的位置。 最好的清晰度。 幸運的是，在PCB設計中，對于信號完整性問題顯然有更具體的信號處理方法。 通過做出最佳布線決策、采用降噪策略、盡可能使用差分對以及使用良好的接地層，您將顯著提高保持信號完整性的機會。

---- 電路板制造商解釋說，防止電源完整性和信號完整性對于您的 PCB 設計平穩且無靜電至關重要。