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PCB设想-----PCB Design

宣布时候:2015-08-15 08:12:21 分类:资料中间

 布线(layout)是pcb设想工程师根基的任务手艺之一。走线的黑白将间接影响到全部体系的机能,大大都高速的设想现实也要终颠末layout得以完成并考证,因此可知,布线在高速pcb设想中是相当首要的。上面将针对现实布线中能够碰到的一些环境,阐发其合感性,并给出一些比拟优化的走线战略。首要从直角走线,差分走线,蛇形线等三个方面来论述。
1. 直角走线
直角走线通俗是pcb布线中请求尽能够防止的环境,也几近成为权衡布线黑白的标准之一,那末直角走线事实会对旌旗灯号传输发生多大的影响呢?从事理上说,直角走线会使传输线的线宽发生变更,形成阻抗的不持续。实在不光是直角走线,顿角,锐角走线都能够会形成阻抗变更的环境。
直角走线的对旌旗灯号的影响便是首要表现在三个方面:一是拐角能够等效为传输线上的容性负载,减缓回升时候;二是阻抗不持续会形成旌旗灯号的反射;三是直角尖端发生的emi。
传输线的直角带来的寄生电容能够由上面这个经历公式来计较:
c=61w(er)1/2/z0 
在上式中,c便是指拐角的等效电容(单元:pf),w指走线的宽度(单元:inch),εr指介质的介电常数,z0便是传输线的特点阻抗。举个例子,对一个4mils的50欧姆传输线(εr为4.3)来讲,一个直角带来的电容量大要为0.0101pf,进而能够预算由此引发的回升时候变更量:
t10-90%=2.2*c*z0/2 = 2.2*0.0101*50/2 = 0.556ps
经由进程计较能够看出,直角走线带来的电容效应是极为细小的。
因为直角走线的线宽增添,该处的阻抗将减小,因此会发生必然的旌旗灯号反射景象,咱们能够按照传输线章节中提到的阻抗计较公式来算出线宽增添后的等效阻抗,而后按照经历公式计较反射系数:ρ=(zs-z0)/(zs+z0),通俗直角走线致使的阻抗变更在7%-20%之间,因此反射系数大为0.1摆布。并且,从下图能够看到,在w/2线长的时候内传输线阻抗变更到小,再颠末w/2时候又规复到通俗的阻抗,全部发生阻抗变更的时候极短,常常在10ps以内,如许快并且细小的变更对通俗的旌旗灯号传输来讲几近是能够疏忽的。
良多人对直角走线都有如许的懂得,以为尖端轻易发射或领受电磁波,发生emi,这一样成为良多人以为不能直角走线的来由之一。但是良多现实测试的成果显现,直角走线并不会比直线发生很较着的emi。或许今朝的仪器机能,测试程度限制了测试的切确性,但最少说了然一个题目,直角走线的辐射已小于仪器自身的丈量偏差。
总的说来,直角走线并不是设想中的那末恐怖。最少在ghz以下的利用中,其发生的任何诸如电容,反射,emi等效应在tdr测试中几近表现不出来,高速pcb设想工程师的重点仍是应当放在规划,电源/地设想,走线设想,过孔等其余方面。固然,虽然直角走线带来的影响不是很严峻,但并不是说咱们今后都能够走直角线,注重细节是每一个优异工程师必备的根基实质,并且,跟着数字电路的飞速成长,pcb工程师处置的旌旗灯号频次也会不时进步,到10ghz以上的rf设想范畴,这些小小的直角都能够成为高速题目的重点工具。 

2. 差分走线
差分旌旗灯号(differential signal)在高速电路设想中的利用愈来愈普遍,电路中关头的旌旗灯号常常都要接纳差分规划设想,甚么另它这么倍受喜爱呢?在pcb设想中又若何能保障其杰出的机能呢?带着这两个题目,咱们停止下一局部的会商。
作甚差分旌旗灯号?浅显地说,便是驱动端发送两个等值、反相的旌旗灯号,领受端经由进程比拟这两个电压的差值来判定逻辑状况“0”仍是“1”。而承载差分旌旗灯号的那一对走线就称为差分走线。
差分旌旗灯号和通俗的单端旌旗灯号走线比拟,较着的上风表现在以下三个方面:
a.抗搅扰才能强,因为两根差分走线之间的耦合很好,当外界存在噪声搅扰时,几近是同时被耦合到两条线上,而领受端关怀的只是两旌旗灯号的差值,以是外界的共模噪声能够被完全对消。 
b.能有用按捺emi,一样的事理,因为两根旌旗灯号的极性相反,他们对外辐射的电磁场能够彼此对消,耦合的越慎密,泄放到外界的电磁能量越少。
c.时序定位切确,因为差分旌旗灯号的开关变更是位于两个旌旗灯号的交点,而不像通俗单端旌旗灯号依托凹凸两个阈值电压判定,因此受工艺,温度的影响小,能下降时序上的偏差,同时也更合适于低幅度旌旗灯号的电路。今朝风行的lvds(low voltage differential signaling)便是指这类小振幅差分旌旗灯号手艺。
对pcb工程师来讲,存眷的仍是若何确保在现实走线中能完全阐扬差分走线的这些上风。或许只需是打仗过layout的人城市领会差分走线的通俗请求,那便是“等长、等距”。等长是为了保障两个差分旌旗灯号时辰坚持相反极性,削减共模份量;等距则首要是为了保障二者差分阻抗分歧,削减反射。“尽能够接近准绳”偶然候也是差分走线的请求之一。但一切这些法则都不是用来生吞活剥的,不少工程师仿佛还不领会高速差分旌旗灯号传输的实质。上面重点会商一下pcb差分旌旗灯号设想中几个罕见的误区。

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