印刷電路板（ 印刷電路板 ) 佈線在高速電路中起著關鍵作用。 本文主要從實用的角度討論高速電路的佈線問題。 主要目的是幫助新用戶了解在為高速電路設計 PCB 佈線時需要考慮的許多不同問題。 另一個目的是為一段時間沒有接觸PCB佈線的客戶提供複習資料。 由於篇幅有限，本文無法詳細涵蓋所有問題，但我們將討論對提高電路性能、減少設計時間和節省修改時間影響最大的關鍵部分。

如何從實用的角度設計PCB

雖然這裡的重點是與高速運算放大器相關的電路，但這裡討論的問題和方法通常適用於大多數其他高速模擬電路的佈線。 當運算放大器工作在非常高的射頻 (RF) 頻段時，電路的性能在很大程度上取決於 PCB 佈線。 在“繪圖板”上看似良好的高性能電路設計，如果佈線馬虎，最終可能會表現平庸。 在整個佈線過程中預先考慮和關注重要細節將有助於確保所需的電路性能。

示意圖

雖然好的原理圖並不能保證好的佈線，好的佈線始於好的原理圖。 必須仔細繪製原理圖，並考慮整個電路的信號方向。 如果原理圖中從左到右的信號流正常、穩定，那麼 PCB 上的信號流應該也一樣好。 在原理圖上提供盡可能多的有用信息。 因為有時候電路設計工程師不在，客戶會請我們幫忙解決電路的問題。 做這項工作的設計師、技術人員和工程師將非常感激，包括我們。

除了通常的參考標識符、功耗和容錯之外，原理圖中還應提供哪些其他信息？ 以下是將普通原理圖變成一流原理圖的一些建議。 添加波形、外殼機械信息、打印線長、空白區域； 指明需要在PCB上放置哪些元件； 給出調整信息、元件值範圍、散熱信息、控制阻抗印製線、注意事項、簡明電路動作說明…… （其中包括）。

不要相信任何人

如果您不自己設計佈線，請務必留出足夠的時間來仔細檢查電纜線的設計。 在這裡，一點預防的價值是補救的一百倍。 不要指望佈線人員會理解您的想法。 您的輸入和指導在佈線設計過程開始時最為重要。 您提供的信息越多，您參與的佈線過程越多，PCB 就會越好。 為佈線設計工程師設置一個暫定的完成點——快速檢查您想要的佈線進度報告。 這種“閉環”方法可防止接線誤入歧途，從而最大限度地減少返工的可能性。

給佈線工程師的說明包括：電路功能的簡短描述、指示輸入和輸出位置的 PCB 草圖、PCB 級聯信息（例如，板的厚度、有多少層、每個信號層和接地層的詳細信息——功耗） 、接地、模擬、數字和射頻信號）； 這些層需要這些信號； 需要放置重要組件； 旁路元件的準確位置； 哪些印刷線很重要； 哪些線路需要控制阻抗印製線路； 哪些行需要匹配長度； 組件尺寸； 哪些印刷線需要彼此遠離（或接近）； 哪些線路需要彼此遠離（或接近）； 哪些組件需要彼此遠離（或靠近）放置； 哪些組件應該放在 PCB 的頂部，哪些應該放在 PCB 的底部？ 永遠不要抱怨必須向某人提供太多信息——太少？ 是; 太多了？ 不盡然。

一個教訓：大約 10 年前，我設計了一個多層表面貼裝電路板——該板的兩面都有元件。 這些板用螺栓固定在鍍金鋁殼上（因為嚴格的防震規格）。 提供偏置饋通的引腳穿過電路板。 引腳通過焊絲連接到PCB。 這是一個非常複雜的設備。 板上的一些組件用於測試設置 (SAT)。 但我已經準確定義了這些組件的位置。 你能猜出這些組件安裝在哪裡嗎？ 順便說一下，在董事會之下。 產品工程師和技術人員在完成設置後不得不將整個設備拆開並重新組裝起來時，他們會很不高興。 從那以後我就沒有犯過那個錯誤。

位置

就像在 PCB 中一樣，位置就是一切。 電路在PCB上的位置，其特定電路組件安裝在何處，以及與它相鄰的其他電路都是非常重要的。

通常，輸入、輸出和電源位置是預先確定的，但它們之間的電路需要“有創意”。 這就是為什麼關注佈線細節可以帶來巨大收益的原因。 從關鍵元件的位置開始，考慮電路和整個PCB。 從一開始就指定關鍵組件的位置和信號路徑有助於確保設計按預期工作。 第一次就做出正確的設計可以降低成本和壓力，從而降低開發週期。

繞過電源

繞過放大器的電源側以降低噪聲是 PCB 設計過程的一個重要方面——無論是對於高速運算放大器還是其他高速電路。 旁路高速運算放大器有兩種常見配置。

電源接地：這種方法在大多數情況下效率最高，使用多個並聯電容器將運放的電源引腳直接接地。 兩個並聯電容器通常就足夠了——但添加並聯電容器可能對某些電路有益。

並聯具有不同電容值的電容器有助於確保電源引腳在寬帶上僅看到低交流阻抗。 這在運算放大器功率抑制比 (PSR) 衰減頻率下尤為重要。 電容器有助於補償放大器降低的 PSR。 在許多十倍範圍內保持低阻抗的接地路徑將有助於確保有害噪聲不會進入運算放大器。 圖 1 說明了使用多個並發電氣容器的優勢。 在低頻時，大電容提供低阻抗接地通路。 但是，一旦頻率達到它們的共振頻率，電容器的電容性就會降低並呈現出更多的感性。 這就是為什麼擁有多個電容器很重要的原因：當一個電容器的頻率響應開始下降時，另一個電容器的頻率響應開始起作用，從而在許多十倍頻程內保持非常低的交流阻抗。

直接從運算放大器的電源引腳啟動； 具有最小電容和最小物理尺寸的電容器應與運算放大器放置在 PCB 的同一側——盡可能靠近放大器。 電容器的接地端應使用最短的引腳或印製導線直接連接到接地平面。 上述接地連接應盡可能靠近放大器的負載端，以盡量減少電源與接地端之間的干擾。 圖 2 說明了這種連接方法。

對於超大電容器，應重複此過程。 最好從 0.01 μF 的最小電容開始，並在其附近放置一個等效串聯電阻 (ESR) 為 2.2 μF（或更高）的電解電容器。 0.01 外殼尺寸的 0508 μF 電容器具有非常低的串聯電感和出色的高頻性能。

電源到電源：另一種配置使用一個或多個旁路電容器連接在運算放大器的正負電源端之間。 當電路中難以配置四個電容器時，通常使用這種方法。 缺點是電容器外殼尺寸可能會增加，因為電容器兩端的電壓是單電源旁路方法值的兩倍。 增加電壓需要增加設備的額定擊穿電壓，這意味著增加外殼尺寸。 但是，這種方法可以提高 PSR 和失真性能。

由於每個電路和接線都不同，電容器的配置、數量和電容值將取決於實際電路的要求。

寄生效應

寄生效應實際上是潛入您的 PCB 並對電路造成嚴重破壞、頭痛和無法解釋的破壞的小故障。 它們是滲入高速電路的隱藏寄生電容和電感。 其中包括封裝管腳和印製導線過長形成的寄生電感； 焊盤與地、焊盤與電源層、焊盤與印刷線之間形成的寄生電容； 通孔之間的相互作用以及許多其他可能的影響。