高频PCB设计出现干扰怎么解决

PCB板的设计中，随着频率的迅速提高，将出现与低频PCB板设计所不同的诸多干扰，主要有四方面的干扰存在，主要有电源噪声、传输线干扰、耦合、电磁干扰（EMI）四个方面。

高频PCB设计出现干扰怎么解决

一、PCB设计中消除电源噪声的方法有如下几种

1、注意板上通孔：通孔使得电源层上需要刻蚀开口以留出空间给通孔通过。而如果电源层开口过大，势必影响信号回路，信号被迫绕开，回路面积增大，噪声加大。同时如果一些信号线都集中在开口附近，共用这一段回路，公共阻抗将引发串扰。如图2所示。

图2 旁路信号回路的公共路径

2、连接线需要足够多的地线：每一信号需要有自己的专有的信号回路，而且信号和回路的环路面积尽可能小，也就是说信号与回路要并行。

3、模拟与数字电源的电源要分开：高频器件一般对数字噪音非常敏感，所以两者要分开，在电源的入口处接在一起，若信号要跨越模拟和数字两部分的话，可以在信号跨越处放置一条回路以减小环路面积。用于信号回路的数模间的跨越如图3 所示。

图3 用于信号回路的数模间的跨越

4、避免分开的电源在不同层间重叠：否则电路噪声很容易通过寄生电容耦合过去。

5、隔离敏感元件：如PLL。

6、放置电源线：为减小信号回路，通过放置电源线在信号线边上来实现减小噪声，如图4所示。

图4 信号线边上放置电源线

二、PCB设计中消除传输线干扰的方法如下：

（a）、避免传输线的阻抗不连续性。阻抗不连续的点就是传输线突变的点，如直拐角、过孔等，应尽量避免。方法有：避免走线的直拐角，尽可能走45°角或者弧线，大弯角也可以；尽可能少用过孔，因为每个过孔都是阻抗不连续点，如图5所示；外层信号避免通过内层，反之亦然。

图5 消除传输线干扰的方法

（b）、不要用桩线。因为任何桩线都是噪声源。如果桩线短，可在传输线的末端端接就可以了；如果桩线长，会以主传输线为源，产生很大的反射，使问题复杂化，建议不要使用。

三、PCB设计中消除串扰的方法有如下几种

1、两种串扰的大小均随负载阻抗的增大而增大，所以应对由串扰引起的干扰敏感的信号线进行适当的端接。

2、尽可能地增大信号线间的距离，可以有效地减少容性串扰。进行接地层管理，在布线之间进行间隔（例如对有源信号线和地线进行隔离，尤其在状态发生跳变的信号线和地之间更要进行间隔）和降低引线电感。

3、在相邻的信号线间插入一根地线也可以有效减小容性串扰，这根地线需要每1/4波长就接入地层。

4、对于感性串扰，应尽量减小环路面积，如果允许的话，消除这个环路。

5、避免信号共用环路。

6、关注信号完整性：设计者要在焊接过程中实现端接来解决信号完整性。采用这种办法的设计者可专注屏蔽用铜箔的微带长度，以便获得信号完整性的良好性能。对于在通信结构中采用密集连接器的系统，设计者可用一块PCB作端接。

四、PCB设计中消除电磁干扰的方法有如下几种

1、减小环路：每个环路都相当于一个天线，因此我们需要尽量减小环路的数量，环路的面积以及环路的天线效应。确保信号在任意的两点上只有唯一的一条回路路径，避免人为环路，尽量使用电源层。

2、滤波：在电源线上和在信号线上都可以采取滤波来减小EMI，方法有三种：去耦电容、EMI滤波器、磁性元件。EMI滤波器如图7所示。

图7 滤波器的类型

3、屏蔽。由于篇幅问题再加上讨论屏蔽的文章很多，不再具体介绍。

4、尽量降低高频器件的速度。

5、增加PCB板的介电常数，可防止靠近板的传输线等高频部分向外辐射；增加PCB板的厚度，尽量减小微带线的厚度，可以防止电磁线的外溢，同样可以防止辐射。