干货｜十大招式教你搞定PCB设计中的高频电路布线
在PCB设计中，如果数字逻辑电路的频率达到或者超过45MHZ~50MHZ，而且工作在这个频率之上的电路已经占到了整个电子系统一定的份量(比如说1/3)，通常就称为高频电路。高频电路设计是一个非常复杂的设计过程，其布线对整个设计至关重要。
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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设计阶段，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。但是，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设计时，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。
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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最好采用全直线，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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
9
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。
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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”。
高频放大电路原理详解及应用电路汇总
什么是高频放大器
高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。
高频放大电路
高频功率放大器电路为了在较宽的通带内使功率放大器增益相对稳定，电路由甲类、丙类两级功率放大器组成。甲类功率放大器的输出信号作为丙类功率放大器的输入信号，丙类功率放大器作为发射机末级功率放大器以获得较大的输出功率和较高的效率。
高频放大点电路原理
为了在较宽的通带内使功率放大器增益相对稳定，电路由甲类、丙类两级功率放大器组成。甲类功率放大器的输出信号作为丙类功率放大器的输入信号，丙类功率放大器作为发射机末级功率放大器以获得较大的输出功率和较高的效率。电路原理如图1所示。根据设计要求和晶体管实际参数，采用Philip s公司的NPN型高压晶体管2N5551作为放大管，三极管Q1、电感L1、电容C2组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态。三极管Q2和由电感L3、电容C7、C6构成的负载回路组成丙类功率放大器。R1、R2、R3、R4 组成第1 级静态偏置电阻，调节R2、R3可改变放大器的增益。L1、C2组成一级调谐回路，L2、R5、C4组成的部分在丙类功率放大器基极处产生负偏压馈电， R7为射级反馈电阻，调整R7 可改变丙类功率放大器的增益。C6、C7、L3组成末级调谐回路， C6 用来微调谐振频率以获得最佳工作状态。C8、C9和L4 组成滤波回路，起到改善波形的作用。R9和C10、R11和C11以及R8和C12均为负载回路外接电阻。集电极可选择连接不同的负载。当基极输入的正弦信号频率取值在L1、C2 谐振频率附近时，集电极输出正弦信号电压增益最大。C5为射级旁路电容，有效地控制了可能由于射级电阻R3、R4过大而引起电压增益下降的问题。当甲类功率放大器输出信号大于丙类功率放大器三极管Q2的be间负偏压时， Q2才导通工作。当L3、C7处谐振频率与从甲类功率放大器集电极获得的放大输出正弦信号的频率一致时，丙类功率放大器工作于谐振状态，集电极将获得最大的电压增益，达到功率放大的目的
高频放大电路应用电路
1.集电极馈电电路
根据直流电源连接方式的不同，集电极馈电电路又分为串馈电路和并馈电路
（1） 串馈电路指直流电源Vcc、负载回路（匹配网络）、功
率管三者首尾相接的一种直流馈电电路。Ci、 Lc为低通滤波电路，A点为高频地电位，既阻止电源Vcc中的高频成分影响放大器的工作，又避免高频信号在LC负载回路以外不必要的损耗。C、Lc的选取原则为
1/ oLc 《回路阻抗x1/10
oLc》 1/ OC x10
（2） 并馈电路指直流电源Vcc、负载回路（匹配网络）、功
率管三者为并联连接的一种馈电电路。如图Lo为高频扼流圈，C为高频旁路电容，C2为 隔直流通高频电容，Lc、Cr、C2的选取原则与串馈电路基本相同。
2.基极馈电电路
基极馈电电路也分和两种。
基极偏置电压VBB可以单独由稳压电源供给，也可以由
集电极电源Vcc分压供给。在功放级输出功率大于1W时，
基极偏置常采用自给偏置电路。
3.级间耦合网络
对于中间级而言，最主要的是应该保证它的电压输出稳定，以供给下级功放稳定的激励电压，而效率则降为次要问题。
多级功放中间级的一个很大问题是后级放大器的输入阻抗是变化的，是随激励电压的大小及管子本身的工作状态变化而变化的。
这个变化反映到前级回路，会使前级放大器的工作状态发生变化。此时，若前级原来工作在欠压状态，则由于负载的变化，其输出电压将不稳定。
4. 输出匹配网络常常是指设备中末级功放与天线或其他负载间的网络，这种匹配网络有L型、π型、T型网络及由它们组成的多级网络，也有用双调谐耦合回路的。
输出匹配网络的主要功能与要求是、和。
高频调谐功率放大器的阻抗匹配就是在给定的电路条件下，改变负载回路的可调元件，将负载阻抗Z转换成放大管所要求的最佳负载阻抗R，使管子送出的功率P。能尽可能多的馈至负载。这就叫做达到了匹配状态，或简称匹配。
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