PCB LAYOUT 特殊走线技巧

下面从直角走线,差分走线,蛇形线三个方面来阐述PCB LAYOUT的走线: 

    一、直角走线 (三个方面) 

    直角走线的对信号的影响就是主要体现在三个方面:一是拐角可以等效为传输线上的容性负载,减缓上升时间;二是阻抗不连续会造成信号的反射;三是直角尖端产生的EMI,到10GHz以上的RF设计领域,这些小小的直角都可能成为高速问题的重点对象。 

    二、差分走线 (“等长、等距、参考平面”) 

    何为差分信号?通俗地说就是驱动端发送两个等值、反相的信号,接受端通过比较这两个电压的差值来判断逻辑状态“0”还是“1”。而承载差分信号的那一对走线就称为差分走线。差分信号和普通的单端信号走线相比,最明显的优势体现在以下三方面: 

    1、抗干扰能力强,因为两根差分走线之间的耦合很好,当外界存在噪声干扰时,几乎是同时被耦合到两条线上,而接收端关心的只是两信号的差值,所以外界的共模噪声可被完全抵消。 

    2、能有效抑制EMI,同样的道理,由于两根信号的极性相反,他们对外辐射的电磁场可以相互抵消,耦合的越紧密,泄放到外界的电磁能量越少。 

    3、时序定位精确,由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点,而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断,因而受工艺,温度的影响小,能降低时序上的误差,同时也更适合于低幅度信号的电路,目前流行的LVDS(low voltage differential signaling)就是只这种小振幅差分信号技术。 

    三、蛇形线 (调节延时) 

    蛇形线是Layout中经常使用的一类走线方式。其主要目的就是为了调节延时,满足系统时序设计要求,其中最关键的两个参数就是平行耦合长度(LP)和耦合距离(s),很明显,信号在蛇形走线上传输时,相互平行的线段之间会发生耦合,呈差模形式,S越小,Lp越大。可能会导致传输延时减小,以及由于串扰而大大降低信号的质量,其机理可以参考对共模和查模串扰的分析,下面是给Layout工程师处理蛇形线时的几点建议: 

    1、尽量增加平行线段的距离(S),至少大于3H,H指信号走线到参考平面的距离。通俗的说就是绕大弯走线,只要S足够大,就几乎能完全避免相互的耦合效应。 

    2、减小耦合长度Lp,当两倍的Lp延时接近或超过信号上升时间时,产生的串扰将达到饱和。 

    3、带状线(Strip-Line)或者埋式微带线(Embedded Micro-strip)的蛇形线引起的信号传输延时小于微带走线(Micro-strip)。理论上,带状线不会因为差模串扰影响传输速率。 

    4、高速以及对时序要求较为严格的信号线,尽量不要走蛇形线,尤其不能在小范围内蜿蜒走线。 

    5、可以经常采用任意角度的蛇形走线,能有效的减少相互间的耦合。 

    6、高速PCB设计中,蛇形线没有所谓滤波或抗干扰的能力,只可能降低信号质量,所以只作时序匹配之用而无其它目的。 

    7、有时可以考虑螺旋走线的方式进行绕线,仿真表明,其效果要优于正常的蛇形走线。 
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