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PCB線路板LAYOUT三種特殊走線技巧

下面從直角走線,差分走線,蛇形線三個方面來闡述PCB線路板LAYOUT的走線:

一、直角走線(三個方面)

直角走線的對信號的影響就是主要體現在三個方面:一是拐角可以等效為傳輸線上的容性負載,減緩上升時間;二是阻抗不連續會造成信號的反射;三是直角尖端產生的EMI,到10GHz以上的RF設計領域,這些小小的直角都可能成為高速問題的重點對象。

二、差分走線(“等長、等距、參考平面”)

何為差分信號?通俗地說就是驅動端發送兩個等值、反相的信號,接受端通過比較這兩個電壓的差值來判斷邏輯狀態“0”還是“1”。而承載差分信號的那一對走線就稱為差分走線。差分信號和普通的單端信號走線相比,最明顯的優勢體現在以下三方面:

1、抗干擾能力強,因為兩根差分走線之間的耦合很好,當外界存在噪聲干擾時,幾乎是同時被耦合到兩條線上,而接收端關心的只是兩信號的差值,所以外界的共模噪聲可被完全抵消。

2、能有效抑制EMI,同樣的道理,由于兩根信號的極性相反,他們對外輻射的電磁場可以相互抵消,耦合的越緊密,泄放到外界的電磁能量越少。

3、時序定位精確,由于差分信號的開關變化是位于兩個信號的交點,而不像普通單端信號依靠高低兩個閾值電壓判斷,因而受工藝,溫度的影響小,能降低時序上的誤差,同時也更適合于低幅度信號的電路,目前流行的LVDS(low voltage differential signaling)就是只這種小振幅差分信號技術。

三、蛇形線 (調節延時)

蛇形線是Layout中經常使用的一類走線方式。其主要目的就是為了調節延時,滿足系統時序設計要求,其中最關鍵的兩個參數就是平行耦合長度(LP)和耦合距離(s),很明顯,信號在蛇形走線上傳輸時,相互平行的線段之間會發生耦合,呈差模形式,S越小,Lp越大??赡軙е聜鬏斞訒r減小,以及由于串擾而大大降低信號的質量,其機理可以參考對共模和查模串擾的分析,下面是給Layout工程師處理蛇形線時的幾點建議:

1、盡量增加平行線段的距離(S),至少大于3H,H指信號走線到參考平面的距離。通俗的說就是繞大彎走線,只要S足夠大,就幾乎能完全避免相互的耦合效應。

2、減小耦合長度Lp,當兩倍的Lp延時接近或超過信號上升時間時,產生的串擾將達到飽和。

3、帶狀線(Strip-Line)或者埋式微帶線(Embedded Micro-strip)的蛇形線引起的信號傳輸延時小于微帶走線(Micro-strip)。理論上,帶狀線不會因為差模串擾影響傳輸速率。

4、高速以及對時序要求較為嚴格的信號線,盡量不要走蛇形線,尤其不能在小范圍內蜿蜒走線。

5、可以經常采用任意角度的蛇形走線,能有效的減少相互間的耦合。

6、高速PCB線路板設計中,蛇形線沒有所謂濾波或抗干擾的能力,只可能降低信號質量,所以只作時序匹配之用而無其它目的。

7、有時可以考慮螺旋走線的方式進行繞線,仿真表明,其效果要優于正常的蛇形走線。

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