PCB 布线,直角线,差分线,蛇形线
1、直角线
直角走线的一般标准是PCB布线中要尽量避免的情况,也几乎成为衡量布线好坏的标准之一。
直角走线对信号的影响主要体系那在下面三个方面
1、保教可以等效为传输线是哪个的容性负载,减缓上升时间。
2、阻抗不连续会造成信号的反射。
3、直角尖端会产生EMI
如图不同角度的走线拐角线宽变化。
传输线的直角带来的寄生电容可以有下面这个经验公式来计算。
C = 61w(Er)[size = 1]1/2[/size]/Z0
C:拐角的等效电容pF,w:走线宽度inch,Er:介质的介电常数,Z0:传输线的特征阻抗
在很多实际测试的结果中显示,直角走线并不会比直线产生明显的EMI。
总的来说直角走线并不是想象中的那么可怕,至少在GHz一下的应用中,但是随着PCB处理的信号频率不断提高,到了10GHz以上的RF领域,这些直角就会成为重点对象(总之不推荐)
2、差分走线
什么是差分走线,通俗的来说就是驱动端发送两个等值,相反的信号,接收端通过比较这两个电压的差值来判断逻辑状态,而承载差分信号的那一对走线就称为差分走线。(就会增加接口口的使用数量)
差分走线的优势
1、抗信号干扰能力强,因为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根信号的差值,所以外界的工模噪声可以被完全抵消掉。
2、能够有效的抑制EMI,由于两根信号线的极性相反,他们对外辐射的电磁场可以相互抵消,耦合的越紧密,外界的电磁能量就越少。
3、时序定位精确。
差分走线的基本要求:等长、等距。等长是为了保证两个差分信号时刻保持极性相反,减少共模分量,等距主要是为了保证两者差分阻抗一致,减少反射。
3、蛇形走线
主要目的是为了调节延时,满足系统设计要求,但是蛇形走线会破坏信号质量,改变传输延时,布线是要尽量避免使用。但在实际设计中,为了保证有足够的保持时间,或者减小同组信号之间的时间偏移。信号在蛇形走线上传输是,相互平行的线段之间会产生耦合,呈差摸形式,s越小,LP越大,则耦合程度也会越大,可能会导致传输延时减小,以及由于串扰大大的降低信号的质量。 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。 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。
PCB分层策略
1、布线层的投影平面应该在其回流平面区域内,布线层如果不在其回流平面层投影区内,在布线时将会有信号线在投影区域外,导致“边缘辐射”问题,并且还会导致信号回路面积增大,导致差摸辐射增大。
2、尽量避免布线层相邻的设置,因为相邻布线层上的平行信号走线会导致信号串扰,所以如果无法避免布线层相邻,应该适当拉大两布线层间距,缩小布线层与其信号回路之间的层间距。
3、相邻平面层应该避免其投影平面重叠,因为投影重叠时,层与层之间的耦合电容会导致各层之间的噪声互相耦合。
多层板设计:
1、关键布线层(时钟线、总线、接口信号线、射频线、复位信号线、片选信号线以及各种控制信号线等所在层)应该与完整地平面相邻,优选两地平面之间,关键信号线一般都是强辐射或者敏感的信号线,靠近地平面布线能够使信号回路面积减小,减小其辐射强度或者提高干扰能力。
2、电源平面应该相对于相邻平面内缩,电源平面响度与其回流地平面雷所可以有效的抑制 边缘辐射问题。
3、单板TOP、Bottom层是否无大于50MHz信号线,如果有,最好将高频信号在两个平面层之间,以抑制对空间辐射。