10招带你轻松搞定高频电路布线!


第一招:多层板布线
高频电路往往集成度较高,布线密度大,采用多层板既是布线所必须,也是降低干扰的有效手段。在PCB Layout阶段,合理的选择一定层数的印制板尺寸,能充分利用中间层来设置屏蔽,更好地实现就近接地,并有效地降低寄生电感和缩短信号的传输长度,同时还能大幅度地降低信号的交叉干扰等,所有这些方法都对高频电路的可靠性有利。
有资料显示,同种材料时,四层板要比双面板的噪声低20dB。但同时也存在一个问题,PCB半层数越高,制造工艺越复杂,单位成本也就越高,这就要求我们在进行PCB Layout时,除了选择合适的层数的PCB板,还需要进行合理的元器件布局规划,并采用正确的布线规则来完成设计。
第二招:高速电子器件管脚间的引线弯折越少越好
高频电路布线的引线采用全直线,需要转折,可用45度折线或者圆弧转折,这种要求在低频电路中仅仅用于提高铜箔的固着强度,而在高频电路中,满足这一要求却可以减少高频信号对外的发射和相互间的耦合。
第三招:高频电路器件管脚间的引线越短越好
信号的辐射强度是和信号线的走线长度成正比的,高频的信号引线越长,它就越容易耦合到靠近它的元器件上去,所以对于诸如信号的时钟、晶振、DDR的数据、LVDS线、USB线、HDMI线等高频信号线都是要求尽可能的走线越短越好。
第四招:高频电路器件管脚间的引线层间交替越少越好
所谓“引线的层间交替越少越好”是指元件连接过程中所用的过孔(Via)越少越好。据侧,一个过孔可带来约0.5pF的分布电容,减少过孔数能显著提高速度和减少数据出错的可能性。
第五招:注意信号线近距离平行走线引入的“串扰”
高频电路布线要注意信号线近距离平行走线所引入的“串扰”,串扰是指没有直接连接的信号线之间的耦合现象。由于高频信号沿着传输线是以电磁波的形式传输的,信号线会起到天线的作用,电磁场的能量会在传输线的周围发射,信号之间由于电磁场的相互耦合而产生的不期望的噪声信号称为串扰(Crosstalk)。PCB板层的参数、信号线的间距、驱动端和接收端的电气特性,以及信号线端接方式对串扰都有一定的影响。所以,为了减少高频信号的串扰,在布线的时候要求尽可能的做到以下几点:
在布线空间允许的条件下,在串扰较严重的两条线之间插入一条地线或地平面,可以起到隔离的作用而减少串扰。当信号线周围的空间本身就存在时变的电磁场时,若无法避免平行分布,可在平行信号线的反面布置大面积“地”来大幅减少干扰。
在布线空间许可的前提下,加大相邻信号线间的间距,减小信号线的平行长度,时钟线尽量与关键信号线垂直而不要平行。如果同一层内的平行走线几乎无法避免,在相邻两个层,走线的方向务必却为相互垂直。
在数字电路中,通常的时钟信号都是边沿变化快的信号,对外串扰大。所以在设计中,时钟线宜用地线包围起来并多打地线孔来减少分布电容,从而减少串扰。对高频信号时钟尽量使用低电压差分时钟信号并包地方式,需要注意包地打孔的完整性。
闲置不用的输入端不要悬空,而是将其接地或接电源(电源在高频信号回路中也是地),因为悬空的线有可能等效于发射天线,接地就能抑制发射。实践证明,用这种办法消除串扰有时能立即见效。
第六招:集成电路块的电源引脚增加高频退藕电容
每个集成电路块的电源引脚就近增一个高频退藕电容。增加电源引脚的高频退藕电容,可以有效地抑制电源引脚上的高频谐波形成干扰。
第七招:高频数字信号的地线和模拟信号地线做隔离
模拟地线、数字地线等接往公共地线时要用高频扼流磁珠连接或者直接隔离并选择合适的地方单点互联。高频数字信号的地线的地电位一般是不一致的,两者直接常常存在一定的电压差;而且,高频数字信号的地线还常常带有非常丰富的高频信号的谐波分量,当直接连接数字信号地线和模拟信号地线时,高频信号的谐波就会通过地线耦合的方式对模拟信号进行干扰。
所以,在通常情况下,对高频数字信号的地线和模拟信号的地线是要做隔离的,可以采用在合适位置单点互联的方式,或者采用高频扼流磁珠互联的方式。
第八招:避免走线形成的环路
各类高频信号走线尽量不要形成环路,若无法避免则应使环路面积尽量小。
第九招:必须保证良好的信号阻抗匹配
信号在传输的过程中,当阻抗不匹配的时候,信号就会在传输通道中发生信号的反射,反射会使合成信号形成过冲,导致信号在逻辑门限附近波动。
消除反射的根本办法是使传输信号的阻抗良好匹配,由于负载阻抗与传输线的特性阻抗相差越大反射也越大,所以应尽可能使信号传输线的特性阻抗与负载阻抗相等;同时还要注意PCB上的传输线不能出现突变或拐角,尽量保持传输线各点阻抗连续,否则在传输线各段之间也将会出现反射。这就要求在进行高速PCB布线时,必须要遵守以下布线规则:
USB布线规则。要求USB信号差分走线,线宽10mil,线距6mil,地线和信号线距6mil。
HDMI布线规则。要求HDMI信号差分走线,线宽10mil,线距6mil,每两组HDMI差分信号对的间距超过20mil。
LVDS布线规则。要求LVDS信号差分走线,线宽7mil,线距6mil,目的是控制HDMI的差分信号对阻抗为100+-15%欧姆。
DDR布线规则。DDR1走线要求信号尽量不走过孔,信号线等宽,线与线等距,走线必须满足2W原则,以减少信号间的串扰,对DDR2及以上的高速器件,还要求高频数据走线等长,以保证信号的阻抗匹配。
第十招:保持信号传输的完整性
保持信号传输的完整性,防止由于地线分割引起的“地弹现象”。

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#甘肃身边事# 【中央媒体看甘肃】科技创新团队把科技兴农的“火种”播撒在甘肃通渭的广袤田野上

“成立科技创新团队,可以形成合力,更好地进行新品种、新技术的研究、示范和推广,给全县旱作农业高质量发展提供技术支撑。”

——甘肃省通渭县旱作农业技术推广科技创新团队带头人陈晓文说

通渭县旱作农业技术推广科技创新团队成员张蓉和同事正在查看大豆的结荚情况。

立秋之后,凉意将至。在甘肃省通渭县襄南镇东坪村,一块占地两亩多的试验田里,通渭县农技中心的两位工作人员正忙着查看大豆、玉米的长势情况。

在田间地头深耕 谋科技兴农新路

“1、2、3、4……28,这一株大豆结荚少,我们再数一数其他的”,眼下正是大豆生长的鼓粒期,豆荚里的籽粒开始逐渐饱满膨大,在大豆玉米带状复合种植模式的试验田里,通渭县农业技术推广中心正高级农艺师张蓉戴着一顶遮阳帽,手扶一株大豆正在数结荚情况。

今年2月份,通渭县农技中心选出11位骨干工作人员成立了通渭县旱作农业技术推广科技创新团队(以下简称“科技创新团队”),这11人从事农技推广工作十多年,专业涉及植保、土壤肥料、园艺、种子、遗传育种等,成员不仅有扎实的理论功底,还拥有丰富的实践经验。作为科技创新团队的其中一员,张蓉在这个团队中负责旱作农业农作物新品种的引进及其栽培技术的筛选和优化,大豆玉米带状复合种植模式试验是团队成立以来,他负责的重要项目之一。

位于通渭县东坪村的大豆玉米带状复合种植模式试验田。

“这个试验选取的玉米品种是‘华美一号’,大豆品种有陇中黄601、陇中黄602等6个品种,依托的是全膜双垄沟播技术、采取‘4+2’模式:玉米四行,大豆两行。”张蓉介绍,该试验是大豆玉米带状复合品种筛选试验,目的是筛选出大豆的最佳品种在全县进行推广,有效提升土地效率和粮食产量,实现“玉米不减产,多收一茬豆”的目标。目前,试验已经进行了四个月,虽然今年雨水偏少,但试验田里的大豆整体长势还不错。

“任何一个新技术、新品种的应用,要经过三步走,首先是试验田试验、其次是小范围示范、最后经过三年示范之后,才可以大面积推广。”在试验田里,张蓉说道,他理解的农技推广是一个缓慢的、分步骤的过程。

在通渭县旧店子村试验田里科技创新团队成员正在翻耕土地。

在旱作农业上,麦收完的土地一直处于闲置的状态,针对存在的这一现实情况,今年该团队试验了新的栽培模式:小麦茬蔬菜复种高效栽培技术。“在旧店子村试验田和有条件的地方,将麦收地进行耕翻,再复种一茬蔬菜,这样土地不闲置,可以产出一茬短生育期的蔬菜。”科技创新团队成员师增胜说,农技中心试验田的小麦收获后,在七月下旬到八月上旬,他们对地进行了及时翻耕,准备试种卷心白菜和绿头萝卜等短生育期的蔬菜,通过试种想要大面积推广复种模式,有效提高单位土地的产值,在保障粮食和蔬菜生产的同时,进一步提高老百姓的经济收益。

科技创新团队成员师增胜为老乡讲解马铃薯病虫害防治知识。

科学增产增收 绿色有效防控

从测土配方施肥到科学绿色防控,在这个团队,每个人对自己专攻的领域都有很深的认识。

通渭县农技中心耕保站站长孙长红也是该团队中的一员,他说,在工作中他们发现,各乡镇普遍存在老百姓盲目施肥导致的土壤板结严重、产量下降、品质下降等问题,他希望在团队中通过科学配方施肥、减少化肥使用量,提高作物产量和品质。

孙长红正在查看不同试验田里马铃薯的长势情况。

在具体的测土配方施肥工作中,孙长红介绍,他们会从全县各个乡镇不同的土壤类型上取土,对土样进行化验,通过化验数据,再对照“3414”试验标准,对不同作物上试验出来的结果进行校正,形成化肥配比比例合理的施肥配方,再以配方施肥建议卡的形式发放给农户,让全县的老百姓知道如何科学施肥。“从事测土配方施肥工作,就像是大夫给病人看病取药一样,只不过我们是给庄稼、土地看病制定配方,我希望可以在土壤化验和配方肥研究、推广上做更多的工作,通过团队推广让全县更多老百姓可以科学使用化肥,达到增产、增收的目的。”孙长红说。

孙长红和同事正在取土准备对土样进行化验。

而对于该团队成员杨子梅来说,如何进行病虫害绿色防控是她关注的议题。“在防控上,提倡绿色防控,绿色防控其实就是人类、农作物、生态环境、病虫害处于一种有效和谐、安全、科学的状态。”据介绍,她长期以来在农技植保部门工作,和同事常去各个乡镇,在田间地头对农作物病虫害进行动态监测,对有必要防治的农作物病虫害在做好宣传工作的同时,及时提供农技服务,让大家去防治。

将科技育种扎根在通渭大地上

作为科技创新团队的带头人,陈晓文谈及团队成立的初衷时说,针对县域内旱作雨养种植模式常年存在干旱缺水、土壤贫瘠、病虫害严重、产量低而不稳等问题,希望通过团队协作,发挥团队成员作用,通过新品种、新技术试验示范,筛选出适合通渭种植的抗旱、抗病、适宜性广的新品种和新技术。

“我们团队针对县里小麦、玉米、马铃薯等旱作农业作物,在覆盖保墒和高产高效技术研究与示范,新品种引进试验、推广以及新技术集成示范上做了一些工作。”陈晓文说,近几年农技中心不断引进试验示范推广粮食作物新优品种,筛选出了一批适宜全县推广的小麦、玉米、马铃薯优良品种,其中,筛选出的“兰大211”新品种,在今年的测产过程当中,发现每亩能够达到400多公斤,同时试验的秸秆带状栽培技术,比常规露地栽培每亩要提高50公斤,而下一步,他们将在全县冬小麦适宜区进行大面积推广。

科技创新团队实验田里不同的马铃薯品种和秸秆带状栽培模式。

据了解,近五年来,团队成员所在的县农技中心共开展粮食作物试验示范100余项,引进筛选出适宜通渭县种植的优质高产玉米、马铃薯和小麦品种20多个,在栽培技术集成创新模式与推广应用方面,集成的“旱地马铃薯绿色高质高效栽培技术集成创新模式与推广应用”在全县大面积推广应用,为县域马铃薯产业发展做出较大贡献;集成的“旱地秸秆带状覆盖冬小麦种植技术”在全县推广应用,为全县粮食生产提供了有力保障;同时,团队成员们参与完成了省部级课题3项、市级课题4项、县级课题6项,发表论文33篇,授权发明和实用新型专利8项,这些显著的成绩既为团队接下来的工作奠定了基础,也让他们更有信心在旱作农业高质量发展上做出更多的贡献。

“培育的新品种产量高,老百姓问你这是什么品种,给他换几亩当种子的时候,看老百姓很高兴,大家都愿意种,我的心情也非常愉快,觉得从事农技推广事业很有意义。”作为团队成员的张蓉说,身为农技人是在和“三农”打交道,工作的成就感既来自于从上百个试验品种中找出适合本地种植的新品种,也来自于将新的栽培技术推广应用到老百姓的地里。

试验田里的“常驻者”,田间地头的“技术专家”,这是一群贴近土地的农技人,是一支将论文写在大地上的农技团队,是在希望的田野上,谱写动人故事的人。说起从事农技推广的感受时,他们说:“说实话,农技推广是一个苦活累活,但是干了这一行,有付出、有成绩、更有成就。”#陇上齐心 战疫必胜##如意甘肃#
(来源:科技日报)


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