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PCB设计高速电路板的设计方法
资料介绍
高速电路板的设计方法
引言
当今对于系统的设计来说，最重要的因素就是速度。我们通常采用的是
66MHz~200MHz 的处理器，233MHz 和266MHz 处理器的应用也越来越广泛。
提出高速要求的原因有两个：一、要求系统在人们认为适合的时间帧中完成复杂
的任务。比如说，即使是最基本的计算机动画制作也需要通过处理大量的信息才
能够完成。二、元件厂商能够生产出高速器件。目前，可编程阵列逻辑（PAL®）
器件可提供的传输延迟是4.5 ns，而复杂的PLD（如MACH®）的传输延迟是5ns，
这似乎是快速的，但并不是传输延迟造成的，其实快速的传输延迟是由快速的边
沿速率获得的。将来会出现速度更快的器件，可以提供相对更快速的边沿速率。
高速系统的设计不仅需要借助快速的元件，而且需要精心的设计。器件的模
拟部分和数字部分同等重要。高速系统存在的主要问题是噪音的产生，高频能够
辐射并造成干扰，相应的快速边沿速率可能会产生振荡、反射和串扰现象，如果
不能及时检查出来，这种噪音可能会大大地降低系统的性能。
本文对利用 PC 板布局实现高速系统的设计进行了概述，主要内容包括：
² 电源分布系统及其对供膳寄宿处产生的影响；
² 传输线路以及相关的设计规则；
² 串扰的产生和消除；
² 电磁干扰
1. 电源分布
电源分布网络是高速电路板设计中最重要的考虑因素。无噪音的电路板必需
无噪音的电源分布网络。注意，设计无噪声的VCC 和无噪声的地一样重要。本文
主要论述的是AC 用途，因此VCC 就是地。
电源分布网络还必须为电路板上所有信号提供返回路径。由于返回路径的作
用在低频时不很明显，所以常常被忽视，而许多设计即使在返回路径的特性被忽
视的情况下也能运行。
1.1. 电源分布网络作为电源
1.1.1. 阻抗的作用
假设有一块带有数字 IC 和+5.0V 电源的电路板，规格为5" x 5"，目的是将
+5.0V 电压正确地传递到电路板上每个器件的电源引脚，而不用考虑器件相对于
电源的位置。另外，引脚处的电压是不受线路噪音影响的。
具有这些特征的电源示意地表示为理想的电压源（见图1a），其阻抗为零，
这可以保证负载和源电压相等，也意味着噪音信号会被吸收，原因是噪音发生器
的源阻抗是有限的。遗憾的是，这只是一种理想的情况。
图 1b 举例说明了真实电源的情况，它有电阻、电感和电容形式的阻抗，分
布在电源分布网络。噪音信号可能会因为网络中的阻抗而影响电压的增加。
设计的目标是要尽可能减小电源分布网络的阻抗，具体可通过电源总线和电
源层
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