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PCB Layout中的專業(yè)走線策略

2013-12-13 來源:微波射頻網(wǎng) 字號:
誤區(qū)三:認(rèn)為差分走線一定要靠的很近。讓差分走線靠近無非是為了增強(qiáng)他們的耦合,既可以提高對噪聲的免疫力,還能充分利用磁場的相反極性來抵消對外界的電磁干擾。雖說這種做法在大多數(shù)情況下是非常有利的,但不是絕對的,如果能保證讓它們得到充分的屏蔽,不受外界干擾,那么我們也就不需要再讓通過彼此的強(qiáng)耦合達(dá)到抗干擾和抑制EMI的目的了。如何才能保證差分走線具有良好的隔離和屏蔽呢?增大與其它信號走線的間距是最基本的途徑之一,電磁場能量是隨著距離呈平方關(guān)系遞減的,一般線間距超過4倍線寬時,它們之間的干擾就極其微弱了,基本可以忽略。此外,通過地平面的隔離也可以起到很好的屏蔽作用,這種結(jié)構(gòu)在高頻的(10G以上)IC封裝PCB設(shè)計中經(jīng)常會用采用,被稱為CPW結(jié)構(gòu),可以保證嚴(yán)格的差分阻抗控制(2Z0),如圖1-8-19。

差分走線也可以走在不同的信號層中,但一般不建議這種走法,因為不同的層產(chǎn)生的諸如阻抗、過孔的差別會破壞差模傳輸?shù)男Ч牍材T肼暋4送猓绻噜弮蓪玉詈喜粔蚓o密的話,會降低差分走線抵抗噪聲的能力,但如果能保持和周圍走線適當(dāng)?shù)拈g距,串?dāng)_就不是個問題。在一般頻率(GHz以下),EMI也不會是很嚴(yán)重的問題,實(shí)驗表明,相距500Mils的差分走線,在3米之外的輻射能量衰減已經(jīng)達(dá)到60dB,足以滿足FCC的電磁輻射標(biāo)準(zhǔn),所以設(shè)計者根本不用過分擔(dān)心差分線耦合不夠而造成電磁不兼容問題。

3. 蛇形線

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,滿足系統(tǒng)時序設(shè)計要求。設(shè)計者首先要有這樣的認(rèn)識:蛇形線會破壞信號質(zhì)量,改變傳輸延時,布線時要盡量避免使用。但實(shí)際設(shè)計中,為了保證信號有足夠的保持時間,或者減小同組信號之間的時間偏移,往往不得不故意進(jìn)行繞線。

那么,蛇形線對信號傳輸有什么影響呢?走線時要注意些什么呢?其中最關(guān)鍵的兩個參數(shù)就是平行耦合長度(Lp)和耦合距離(S),如圖1-8-21所示。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(fā)生耦合,呈差模形式,S越小,Lp越大,則耦合程度也越大。可能會導(dǎo)致傳輸延時減小,以及由于串?dāng)_而大大降低信號的質(zhì)量,其機(jī)理可以參考第三章對共模和差模串?dāng)_的分析。

下面是給Layout工程師處理蛇形線時的幾點(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. 減小耦合長度Lp,當(dāng)兩倍的Lp延時接近或超過信號上升時間時,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?dāng)_影響傳輸速率。
4. 高速以及對時序要求較為嚴(yán)格的信號線,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,如圖1-8-20中的C結(jié)構(gòu),能有效的減少相互間的耦合。
6. 高速PCB設(shè)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(zhì)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(jìn)行繞線,仿真表明,其效果要優(yōu)于正常的蛇形走線。

主題閱讀:PCB設(shè)計
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