高速电路设计早就不再是那种简单的连线游戏了，当信号频率达到足够高的程度时，一根普通的 PCB 走线就会转变为传输线，过孔会致使电感被引入，而平日里被当作绝缘的板材……
高速电路设计早就不再是那种简单的连线游戏了，当信号频率达到足够高的程度时，一根普通的 PCB 走线就会转变为传输线，过孔会致使电感被引入，而平日里被当作绝缘的板材也会开始耗费能量，对于工程师来讲，明白这些表象背后所蕴含的物理原理，是确保系统稳定运行工作的前提条件。
高速信号什么时候需要考虑阻抗
诸多工程师常常在低频设计期间忽略导线阻抗，然而此种习惯于高速电路里会引发大麻烦。判定是否要考量阻抗，一项实用的标准乃是信号上升时间。当信号的传输延迟超出上升时间的五分之一之际，走线就务必要当作传输线来予以处理。举个例子，若信号的上升沿是1ns，而走线在FR4板材上的传输延迟大约为每英寸170ps，那么长度超过大约1.2英寸的走线就需要严谨控制阻抗。这种时候，维持阻抗连续变得极其关键，缘由是任何不连续之处都会引发信号反射。
如何抑制电源分配网络噪声
在高速系统里，电源分配网络并非单纯的直流供电，而是个复杂的谐振系统。当芯片瞬间抽取大电流之际，要是电源分配网络阻抗过高，便会产生明显的电压跌落，这便是我们常提及的同步开关噪声。有效的解决办法是降低整个目标频段内电源分配网络的阻抗。这需合理搭配不同容值的去耦电容，借助它们各自的有效频率区间。同时，由电源和地平面构成的平面电容在高频段也起着重要作用，它能提供极低的感抗路径。
过孔对信号质量的影响有多大
对于高速信号而言，众多设计者常常容易将过孔所产生的影响予以低估。一个具有代表性的通孔，会引入大概1至2nH的寄生电感，以及零点几皮法的寄生电容。在高频情形下，这些寄生参数会形成造成阻抗突变的点，致使信号质量出现降低的情况。特别是当信号进行换层的时候，回流路径会被迫发生改变，进而导致电磁兼容性能遭受更严重地步的恶化。优化过孔设计往往涵盖减小孔径，增大焊盘尺寸，以及在过孔旁边增添接地过孔以提供具备低阻抗的回流路径。
板材选择为什么影响信号损耗
信号速率提升至Gbps级别之际，介质损耗开始变成主导因素，FR4这种常用板材于超过5GHz后损耗急剧递增，主要呈现为介质吸收能量并转化成热量，高频板材借助使用更稳定的树脂体系，能够显著削减介电常数随频率的变化以及损耗因子，对于长达几十英寸的高速串行通道而言，挑选合适的板材直接决定了信号是否能被正确接收，与此同时，铜箔粗糙度也会对导体损耗产生影响，这一点在极高频率时需要格外关注。
实际调试过程里，你遭遇的令人最为头疼的高速信号方面的问题究竟是什么呢，欢迎于评论区去分享你的那段经历，一同去探讨解决此问题之时的思路。
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