高速PCB设计中的接地反弹

与模拟电路不同，数字电路需要快速的开关时间，因为它可以在“ 0”和“ 1”以及“ 1”和“ 0”信号电平之间进行切换。当速度增加时，切换周期减小。当多个输出同时从“高”逻辑切换到“低”时，存储在I / O负载电容中的电荷流入器件。该电流通过具有接地阻抗的引脚通过内部接地流出器件。开关电流以该阻抗产生电压。因此，设备与电路板接地之间存在电压差。该电压差称为接地反弹。接地反弹会导致板上的其他设备将“ LOW”输出视为“ HIGH”。可以采用以下解决方案来减少地面反弹：

引脚摆率控制（允许设计者放慢驱动器的速度，以便降低跳动率）。快速摆率导致反射，串扰和地面反弹。

提供多个电源和接地引脚（允许将高速I / O引脚放置在靠近接地引脚的位置，以减少开关影响）。

减少高速PCB接地反弹的设计注意事项

在处理PCB中的高速信号时，设计人员应考虑以下设计注意事项：

为相应的VCC / GND对添加去耦电容。去耦电容应尽可能靠近器件的电源和接地引脚。如果电源和GND通过通孔到达引脚，则应在引脚和通孔之间放置去耦电容。

通过将去耦电容器靠近IC电源引脚放置，可降低电源轨噪声。

在输出处添加外部缓冲器，以最大程度地减少器件引脚上的负载。

通过使用外部设备（例如缓冲IC）缓冲负载来控制负载电容。

尽量减少可同时切换并在整个设备中均匀分配它们的输出数量。

尽可能消除上拉电阻（使用下拉电阻）。

使用提供单独的VCC和接地层的多层PCB。

同步设计。此类设计不会受到瞬时引脚切换的影响。

更大的通孔尺寸，以将电容器焊盘连接至电源和接地层，以减小去耦电容器中的电感。

将过孔靠近电容器焊盘。

通过将过孔靠近电容器焊盘放置，可以减少接地反弹。

使用贴片电容可最大程度地减少引线电感。

注意：可通过电源平面提供均匀分布的电源来降低系统噪声。

降低高速PCB设计中的EMI

PCB还影响系统的EMI / EMC性能。自动布线的电路板通常遵守设计规则（DRC），并且不满足电磁兼容性要求。这样的板需要固定，例如电缆和屏蔽外壳上的铁氧体。因此，始终建议确保正确放置组件并以最佳方式布线走线。它有助于在给定的预算内按时实现满足所有电磁兼容性和信号完整性要求的产品。设计电磁兼容的PCB可以改善整个系统的性能。

每个PCB都容易受到电磁干扰。可以通过以下方式减少它：

使用低电感组件，例如具有低ESR和有效串联电感（ESL）的贴片电容。

提供适当的接地，以实现最短的电流返回路径和最短的电流环路。

较短的返回路径具有较低的阻抗，可提供更好的EMC性能。

始终在电源/信号平面旁边使用接实地。

高速PCB设计人员的快速提示

确定最高频率网络并计算系统中最快的上升时间。

检查接收器和源的输入和输出的电气规格。

考虑一下受控阻抗值，端接和走线上的传播延迟。

在微带线（指的是在PCB的外层上由电介质与参考平面（GND或VCC隔开）隔开的走线）和带状线（指的是在两个参考平面的内层上走线的走线）布线技术之间进行选择。确定哪种方法更符合EMC标准，并能提供更好的信号完整性结果。

通过带状线和微带路由进行信号传输。

对于高质量的信号传输，还应考虑时钟和差分路由技术。

通过差分路由传输信号。

考虑不同电源电压的数量。为发送器路径，接收器路径，模拟信号，数字信号等功能组创建图表。

区分高速信号和低速信号。

至少两个独立的功能组之间是否存在任何互连？注意它们，并始终考虑返回电流和与其他走线的串扰。

考虑一下空间宽度间隙。

两层之间的最小距离应该是多少？

钻孔和过孔的最低要求是什么？使用盲孔和掩埋通孔是否可行？