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PCB設(shè)計關(guān)鍵信號如何去布線?

發(fā)布時間 :2023-01-13 17:30 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCB設(shè)計部
PCB設(shè)計布線規(guī)則中,有一條“關(guān)鍵信號線優(yōu)先”的原則,即電源、摸擬信號、高速信號、時鐘信號、差分信號和同步信號等關(guān)鍵信號優(yōu)先布線。接下來接下來深圳PCB設(shè)計公司-宏力捷電子為大家詳細(xì)介紹下這些關(guān)鍵信號的布線要求。

 
PCB設(shè)計關(guān)鍵信號如何去布線
 
一、模擬信號布線要求
模擬信號的主要特點是抗干擾性差,布線時主要考慮對模擬信號的保護(hù)。
對模擬信號的處理主要體現(xiàn)在以下幾點:
1. 為增加其抗干擾能力,走線要盡量短。
2. 部分模擬信號可以放棄阻抗控制要求,走線可以適當(dāng)加粗。
3. 限定布線區(qū)域,盡量在模擬區(qū)域內(nèi)完成布線,遠(yuǎn)離數(shù)字信號。
 
二、高速信號布線要求
1. 多層布線
高速信號布線電路往往集成度較高,布線密度大,采用多層板既是布線所必須的,也是降低干擾的有效手段。合理選擇層數(shù)能大幅度降低印板尺寸,能充分利用中間層來設(shè)置屏蔽,能更好地實現(xiàn)就近接地,能有效地降低寄生電感,能有效縮短信號的傳輸長度,能大幅度地降低信號間的交叉干擾等。
 
2. 引線彎折越少越好
高速電路器件管腳間的引線彎折越少越好。高速信號布線電路布線的引線最好采用全直線,需要轉(zhuǎn)折,可用45°折線或圓弧轉(zhuǎn)折,這種要求在低頻電路中僅僅用于提高鋼箔的固著強(qiáng)度,而在高速電路中,滿足這一要求卻可以減少高速信號對外的發(fā)射和相互間的耦合,減少信號的輻射和反射。
 
3. 引線越短越好
高速信號布線電路器件管腳間的引線越短越好。引線越長,帶來的分布電感和分布電容值越大,對系統(tǒng)的高頻信號的通過產(chǎn)生很多的影響,同時也會改變電路的特性阻抗,導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生反射、振蕩等。
 
4. 引線層間交替越少越好
高速電路器件管腳間的引線層間交替越少越好。所謂“引線的層間交替越少越好”,是指元件連接過程中所用的過孔越少越好。據(jù)測,一個過孔可帶來約0.5pf的分布電容,導(dǎo)致電路的延時明顯增加,減少過孔數(shù)能顯著提高速度。
 
5. 注意平行交叉干擾
高速信號布線要注意信號線近距離平行走線所引入的“交叉干擾”,若無法避免平行分布,可在平行信號線的反面布置大面積“地”來大幅度減少干擾。
 
6. 避免分枝和樹樁
高速信號布線應(yīng)盡量避免分枝或者形成樹樁(Stub)。樹樁對阻抗有很大影響,可以導(dǎo)致信號的反射和過沖,所以我們通常在設(shè)計時應(yīng)避免樹樁和分枝。采用菊花鏈的方式布線,將對信號的影響降低。
 
7. 信號線盡量走在內(nèi)層
高頻信號線走在表層容易產(chǎn)生較大的電磁輻射,也容易受到外界電磁輻射或者因素的干擾。將高頻信號線布線在電源和地線之間,通過電源和底層對電磁波的吸收,所產(chǎn)生的輻射將減少很多。
 
三、時鐘信號布線要求
在數(shù)字電路設(shè)計中,時鐘信號是一種在高態(tài)與低態(tài)之間振蕩的信號,決定著電路的性能。時鐘電路在數(shù)字電路中點有重要地位,同時又是產(chǎn)生電磁輻射的主要來源。時鐘的處理方法也是在PCB布線時需要特別重視的。在一開始就理清時鐘樹,明確各種時鐘之間的關(guān)系,布線的時候就能處理得更好。并且時鐘信號也經(jīng)常是EMC設(shè)計的難點,需要過EMC測試指標(biāo)的項目尤其要注意。
 
時鐘線除了常規(guī)的阻抗控制和等長要求外,還需要注意以下問題:
1. 時鐘信號盡量選擇優(yōu)選布線層。
2. 時鐘信號盡量不跨分割,更不要沿著分割區(qū)布線。
3. 注意時鐘信號與其他信號的間距,至少滿足3W。
4. 有EMC要求的設(shè)計,較長的時候線盡量選擇內(nèi)層布線。
5. 注意時鐘信號的端接匹配。
6. 不要采用菊花鏈結(jié)構(gòu)傳送時鐘信號,而應(yīng)采用星型結(jié)構(gòu),即所有的時鐘負(fù)載直接與時鐘功率驅(qū)動器相互連接。
7. 所有連接晶振輸入/輸出端的導(dǎo)線盡量短,以減少噪聲干擾及分布電容對晶振的影響。
8. 晶振電容地線應(yīng)使用盡量寬而短的導(dǎo)線連接至器件上;離晶振最近的數(shù)字地引腳,應(yīng)盡量減少過孔。
9. 在數(shù)字電路中,通常的時鐘信號都是邊沿變化快的信號,對外串?dāng)_大。所以在設(shè)計中,時鐘線宜用地線包圍起來并多打地線也來減少分布電容,從而減少串?dāng)_;對高頻信號時鐘盡量使用低電壓關(guān)分時鐘信號并包地方式,需要注意包地打孔的完整性。
 
四、差分信號布線要求
差分信號,有些也稱差動信號,用兩根完全一樣,極性相反的信號傳輸一路數(shù)據(jù),依靠兩根信號電平差進(jìn)行判決。為了保證兩根信號完全一致,在布線時要保持并行,線寬、線間距保持不變。
 
五、PCB設(shè)計關(guān)鍵信號如何去布線
在電路板上,差分走線必須是等長、等寬、緊密靠近、且在同一層面的兩根線。
1. 等長:等長是指兩條線的長度要盡量一樣長,是為了保證兩個差分信號時刻保持相反極性。減少共模分量。
2. 等寬等距:等寬是指兩條信號的走線寬度需要保持一致,等距是指兩條線之間的間距要保持不變,保持平行。
提醒:盡量為時鐘信號、高頻信號、敏感信號等關(guān)鍵信號提供專門的布線層,并保證其最小的回路面積。采用屏蔽和加大安全間距等方法,保證信號質(zhì)量。
 
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