高速PCB设计：电源完整性与电磁干扰对策

“高速电路设计技巧百问——探讨电源完整性、传输线路设计与电磁干扰控制” 在高速电路设计中，随着技术的进步，电源完整性、信号完整性和电磁兼容性（EMC/EMI）成为设计师们必须关注的核心问题。高速电路不仅涉及高时钟速度，还包含快速信号边沿变化，这可能导致信号质量下降、电磁干扰增加。 一、电源完整性 电源完整性对于高速系统至关重要，因为电源电压的微小压降都可能影响芯片的正常工作。例如，在ADI公司的TS201芯片中，1.2V的内核电压仅能承受0.1V的压降。减少电源路径压降的方法包括： 1. 保持电源路径畅通，优化热焊盘连接，例如图2的热焊盘设计优于图1。 2. 增加铜层厚度以降低电阻，理想情况下，应铺设两层同一网络的电源层。线宽和铜厚的选择会影响安全电流，如1oz.铜对应的最大安全电流约为4.0A（基于35微米厚度）。 二、同步开关噪声（SSN） SSN由器件快速开关时产生的瞬间电流变化引起，主要通过公式VSSN=N·LLoop·(dI/dt)计算，其中N是开关数量，LLoop是回路电感，dI/dt是电流变化率。减小SSN的方法包括优化布线以减少回路电感，以及选择低开关速度的器件。 三、传输线路设计 传输线路设计规则对高速信号至关重要，主要包括： 1. 信号的阻抗匹配，确保信号在传输过程中无反射，可以使用差分对或匹配电阻来实现。 2. 适当的线宽和间距，防止信号串扰和辐射。 3. 使用正确的布线策略，如地平面分割、避免长直角和过孔等。 四、电磁干扰的避免 1. 屏蔽和接地策略，使用屏蔽层隔离敏感电路，并确保良好的接地连接。 2. 信号线布局，避免敏感信号线靠近电源线或地线，减少耦合。 3. 选择低EMI的元器件，以及优化电源滤波，减少噪声。 高速电路设计需要综合考虑电源完整性、信号质量和电磁兼容性，每个环节都需要精心设计和优化。在使用Allegro等工具进行PCB布局布线时，应充分利用其高级功能来解决这些问题，确保设计的高效和可靠性。