在 PC 板设计过程中,需要特别注意许多关键信号连接:
- DAC 模拟输出信号
- 采样时钟
- 串行器/解串器 (JESD204x) 数据输入
- 电源
- 电源和接地策略
在开发高速 PCB 设计时,需要考量许多注意事项。如果要进行高速 PCB 设计,可以参考以下建议和示例图:
- 尽可能在串行器/解串器输入上使用松散耦合的 100Ω 差分布线进行布线。这种布线可更大限度地降低角和长度匹配蛇形对线对阻抗的影响。
- 提供足够的线对间距以更大限度地减少串扰,尤其是在松散耦合差分布线情况下。当无法提供足够的间距时,紧密耦合的差分布线可用于降低自辐射噪声或提高相邻布线的抗噪性。
- 提供足够的接地平面覆铜间距,更大限度地减少与高速布线的耦合。任何接地平面覆铜都必须有足够的过孔连接到电路板的主接地平面。请勿使用悬空或接地不良的覆铜。
- 使用平滑的辐射角并避免 45 或 90 度弯曲,以减少模拟和数字信号布线的所有高速输入/输出上的阻抗不匹配。详情请参考图 8-24。
- 在元件着陆垫(例如 SMA 连接器、平衡-非平衡变压器等)上引入所需的任何接地平面开孔,以避免这些位置的阻抗不连续。在这些着陆垫下方的一个或多个接地平面上进行开孔,以实现焊盘尺寸或层叠高度,从而实现所需的 50Ω 单端阻抗。详情请参考图 8-25 和图 8-26。
- 避免在基准接地平面中的不平顺处附近布线。不平顺处包括与电源和信号过孔以及通孔器件引线相关的接地平面或接地层间隙的切割处。
- 在由布线传输的最大频率 (λ/4) 决定的适当间距下,提供与任何高速信号相邻的对称接地连接拼接过孔。详情请参考图 8-24。
- 当高速信号必须使用过孔转换到另一层时,应尽可能远地穿过电路板(最好是从上到下),以更大限度地减少过孔顶部或底部的过孔残桩。如果层选择不灵活,请使用背钻或埋入式盲孔来消除残桩。在各层之间转换时,务必使两个接地过孔(“回路过孔”)靠近关键的高速信号布线过孔放置,就近形成接地回路。详情请参考图 8-27 和图 8-28。
- 请特别注意 JESD204x 数据输入路由和模拟输出路由之间的潜在耦合。JESD204x 输入的开关噪声可耦合到模拟输出布线中,并由于 DAC 的高带宽而显示为宽带噪声。尽可能将串行器/解串器 JESD204x 数据输入从 DAC 输出布线布置在单独的层上,以避免噪声耦合,详情请参考图 8-29 和图 8-30。
- 减小时钟振幅会降低 DAC 噪声性能,因此请确保时钟信号具有足够的驱动强度,尤其是对于高频。为了避免这种情况,如果使用无源平衡-非平衡变压器来驱动或连接转换器的采样时钟引脚,则应使时钟源靠近 DAC。如果布线长度超过几英寸,则可能需要在 DAC 采样时钟输入引脚处进行阻抗匹配。
图 8-31 至图 8-34 展示了电源平面设计的示例。
此外,对于所有高速 PCB 设计,TI 建议遵循以下有关 PCB 制造的一般注意事项:
- 对 PCB 堆叠中的任何关键信号层使用高质量电介质材料。通常,顶层和底层最关键,更多的电路板公司可以混合使用高质量和标准质量的电介质,即混合堆叠方式。
- 如有必要,可使用多个电源层为转换器提供可靠的电力输送系统。
- 在 PCB 内使用多个接地、电源、接地层堆栈,以便在 PCB 内开发高频去耦,建议这些层为 4mil 或更小。
- 使用实心接地平面,不要分割接地平面或对其“开槽”,以形成模拟与数字接地隔栅或分频器,来避免损害。