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PCB LAYOUT三種特殊走線技巧-夜貓PCB工作室

 昵稱1988045 2010-07-02

中國(guó)電子工程師專業(yè)導(dǎo)航網(wǎng)站

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下面從直角走線,差分走線,蛇形線三個(gè)方面來闡述PCB LAYOUT的走線:

 一、直角走線 (三個(gè)方面)

    直角走線的對(duì)信號(hào)的影響就是主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:一是拐角可以等效為傳輸線上的容性負(fù)載,減緩上升時(shí)間;二是阻抗不連續(xù)會(huì)造成信號(hào)的反射;三是直角尖端產(chǎn)生的EMI,到10GHz以上的RF設(shè)計(jì)領(lǐng)域,這些小小的直角都可能成為高速問題的重點(diǎn)對(duì)象。

二、差分走線 (“等長(zhǎng)、等距、參考平面”)

    何為差分信號(hào)(Differential Signal)?通俗地說就是驅(qū)動(dòng)端發(fā)送兩個(gè)等值、反相的信號(hào),接收端通過比較這兩個(gè)電壓的差值來判斷邏輯狀態(tài)“0”還是“1”。而承載差分信號(hào)的那一對(duì)走線就稱為差分走線。差分信號(hào)和普通的單端信號(hào)走線相比,最明顯的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下三方面:
1、抗干擾能力強(qiáng),因?yàn)閮筛罘肿呔€之間的耦合很好,當(dāng)外界存在噪聲干擾時(shí),幾乎是同時(shí)被耦合到兩條線上,而接收端關(guān)心的只是兩信號(hào)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(hào)的極性相反,他們對(duì)外輻射的電磁場(chǎng)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(shí)序定位精確,由于差分信號(hào)的開關(guān)變化是位于兩個(gè)信號(hào)的交點(diǎn),而不像普通單端信號(hào)依靠高低兩個(gè)閾值電壓判斷,因而受工藝,溫度的影響小,能降低時(shí)序上的誤差,同時(shí)也更適合于低幅度信號(hào)的電路。目前流行的LVDS(low voltage differential signaling)就是指這種小振幅差分信號(hào)技術(shù)。

三、蛇形線 (調(diào)節(jié)延時(shí))

    蛇形線是Layout中經(jīng)常使用的一類走線方式。其主要目的就是為了調(diào)節(jié)延時(shí),滿足系統(tǒng)時(shí)序設(shè)計(jì)要求。其中最關(guān)鍵的兩個(gè)參數(shù)就是平行耦合長(zhǎng)度(Lp)和耦合距離(S),很明顯,信號(hào)在蛇形走線上傳輸時(shí),相互平行的線段之間會(huì)發(fā)生耦合,呈差模形式,S越小,Lp越大,則耦合程度也越大??赡軙?huì)導(dǎo)致傳輸延時(shí)減小,以及由于串?dāng)_而大大降低信號(hào)的質(zhì)量,其機(jī)理可以參考對(duì)共模和差模串?dāng)_的分析。下面是給Layout工程師處理蛇形線時(shí)的幾點(diǎn)建議:
1、盡量增加平行線段的距離(S),至少大于3H,H指信號(hào)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(yīng)。
2、減小耦合長(zhǎng)度Lp,當(dāng)兩倍的Lp延時(shí)接近或超過信號(hào)上升時(shí)間時(shí),產(chǎn)生的串?dāng)_將達(dá)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(hào)傳輸延時(shí)小于微帶走線(Micro-strip)。理論上,帶狀線不會(huì)因?yàn)椴钅4當(dāng)_影響傳輸速率。
4、高速以及對(duì)時(shí)序要求較為嚴(yán)格的信號(hào)線,盡量不要走蛇形線,尤其不能在小范圍內(nèi)蜿蜒走線。
5、可以經(jīng)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設(shè)計(jì)中,蛇形線沒有所謂濾波或抗干擾的能力,只可能降低信號(hào)質(zhì)量,所以只作時(shí)序匹配之用而無其它目的。
7、有時(shí)可以考慮螺旋走線的方式進(jìn)行繞線,仿真表明,其效果要優(yōu)于正常的蛇形走線。

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