速 PCB 设计具有独特的特性，使其能够处理高速频率信号。 其中一些特性如下：

低Dk和Df介电材料： 介电材料对于高速印刷电路板的信号完整性极为重要。对于高频应用，介电材料需要具有低 Dk（介电常数）和 Df（耗散因数）。较低 Dk 的材料将能够处理较高频率的信号，同时对信号的衰减较小。低 Df 的材料在处理高频信号时不会产生热量。材料的低 Dk 和 Df 对于信号完整性至关重要。Rogers 4000 系列、Isola I-Tera 和 Panasonic Megatron-6 等介电材料是一些流行的高速材料。

差分对走线： 需要高速信号的通信标准通常使用差分对。差分对 PCB 布线是一种设计技术，可创建平衡传输系统以在印刷电路板上传输差分信号。

差分的定义意味着相等且相反。差分对用于高速通信协议，例如以太网、RS-485、HDMI、DDR4 等。大多数差分对信号具有预定义的阻抗，该阻抗严格遵循差分对信号的长度。在 PCB 上，它们很容易通过两个 IC 或端口之间布线的两条隔离平行走线来区分。

阻抗控制走线： 阻抗控制是高速信号的重要组成部分。高频信号具有严格的阻抗公差。高速 PCB 上可以有两种类型的阻抗控制走线，即差分对阻抗控制走线和微带或单阻抗控制走线。

长度匹配的迹线： PCB 上的长度匹配可确保信号走线（尤其是高速信号）具有相同的长度，这主要是为了时间同步。像 GMII 这样的信号有 8 条数据线，在高速下对时间敏感。长度匹配的走线很容易区分，它们通常沿通道布线时带有额外的正弦波状曲线。

特殊层叠层： 高速 PCB 板通常有 4 层或更多层。它们具有处理高速 PCB 所需的特殊堆叠。高速信号需要参考平面或返回路径，这对于高速信号的信号完整性必不可少，这就是为什么使用专用层作为空接地参考平面的原因。 高速印刷电路板至少有一层电源平面，因为高速线路通常不与电源网络布线在同一平面上。高速 PCB 可以有 2 个以上的芯线，以改善绝缘和串扰。高速 PCB 板需要严格的尺寸公差，因为高速轨道的阻抗和轨道宽度取决于层堆叠。

追踪几何： 高速 PCB 板具有独特的走线几何形状。高速走线通常较短且长度均匀。高速信号走线不能有 90 度弯曲角度，弯曲大多以钝角或曲线形成。一些高速信号具有匹配的长度，因此它们可以类似于正弦波。

EMI 保护： 高速 PCB 板容易受到 EMI 或电磁干扰，因此需要采取特殊措施保护高速信号免受 EMI 的影响。高速板上使用通孔缝合或带有接地网络的通孔池。通孔缝合通常与专用接地平面结合使用，以降低 PCB 上的 EMI。在高速通信中，很多时候，接收器和发射器引脚使用弱下拉电阻拉低，当通信通道空闲时，这可以保护 PCB 免受 EMI 的影响。

专用电源输送： 高速印刷电路板具有专用电源层，用于为 PCB 的组件供电。通常，PCB 的内层之一用作专用电源层，放置在接地层旁边。这种做法也有助于降低 EMI。电源通过通孔输送到 IC。请注意，单个 PCB 上可以有多个电源层。IC 的电源由去耦电容器提供，去耦电容器用于过滤来自电网的高频噪声。

设计和制造高速电路板并非易事，但只要采用正确的技术和实践，就可以实现高速 PCB 设计。一些推荐的做法是 -

正确选择材料： 对于低于 2 Ghz 的高速印刷电路板，FR-4 材料就足够了，如果走线较短，PCB 就不需要特殊材料。但是，超过 2 GHz 时，建议使用专用高速材料。现在从理论上讲，您可以使用介电常数最低、耗散因数最低的最佳 PCB 介电材料，但成本是这里的制约因素。高速 PCB 材料往往更昂贵，质量越好，成本越高。介电材料只需足以处理 PCB 上的最高频率信号即可。

正确选择层堆栈： 高速印刷电路板上的层堆栈极大地影响了走线阻抗和信号完整性。通常建议将所有高速信号放在顶层或底层，并在其下方放置接地平面，并且电源平面应尽可能与高速信号隔离。因此，在 6层PCB 由于顶部和底部有高速信号以及两个电源网络，因此理想的层堆栈将是：

在此堆叠中，信号层各有一个接地参考平面，并且两个高速信号层都使用介电芯隔离。当然，您可以根据对高速 PCB 要求的理解使用层堆叠。

控制阻抗： 高速信号走线需要具有阻抗控制走线。必须计算走线的阻抗，并应仔细检查，因为走线的阻抗是维持走线信号完整性的敏感参数。无法保持适当的阻抗控制可能会导致信号反射、与收发器不兼容以及高信号衰减。

设计规则检查和信号完整性工具： 建议在设计的 PCB 上使用许多信号完整性和设计规则检查工具。在制造 PCB 后调试硬件问题非常昂贵且困难。因此，建议在 AnSys 和 HyperLynx 等软件工具中对设计文件进行模拟测试，这些工具可以在开始设计制造之前对信号完整性、尺寸公差、热管理和绝缘等关键因素的错误和妥协发出早期警告。

高速印刷电路板设计是一项繁琐的工作，设计师和制造商都必须完美无缺，才能交付高速 PCB 板。因此，选择 PCB 供应商非常重要 PCB制造 并明智地进行组装。

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