14條高速信號(hào)布局設(shè)計(jì)規(guī)則

今天給大家分享的是：高速信號(hào)、14條高速信號(hào)布局設(shè)計(jì)規(guī)則。

在低頻(<50 MHz)下，信號(hào)保持在數(shù)據(jù)特性限制范圍內(nèi)，并且電路板按預(yù)期運(yùn)行。當(dāng)速度增加時(shí)，阻抗不匹配串?dāng)_、反射、振鈴和地彈問題會(huì)因更高頻率的影響而出現(xiàn)，這些因素不僅影響系統(tǒng)的數(shù)字特性，還會(huì)影響系統(tǒng)的模擬特性。由于I/O 和內(nèi)存接口的數(shù)據(jù)速率不斷提高，上面說的這些問題很常見。但目前采用高速布局設(shè)計(jì)規(guī)則或者更好的PCB設(shè)計(jì)來避免嗎這些問題。

一、什么是高速信號(hào)?

通常來說，頻率高于50 MHz的信號(hào)被認(rèn)為是高速信號(hào)。

理想情況下，時(shí)鐘信號(hào)是方波，但實(shí)際上不可能立馬就將一個(gè)“低”電平改為“高”電平，這里有一個(gè)特定上升和下降時(shí)間，因此在時(shí)域中看起來是一個(gè)梯形。

但需要注意的是頻域中時(shí)鐘信號(hào)較高的頻率諧波的幅度取決于其上升和下降時(shí)間，如果上升時(shí)間較長，則諧波的幅度會(huì)變小。

二、高速布局設(shè)計(jì)規(guī)則是什么?

在高速PCB設(shè)計(jì)時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注布局。下面介紹14個(gè)布局設(shè)計(jì)規(guī)則，不僅可以滿足設(shè)計(jì)要求，還可以降低制造成本。

1、在信號(hào)走線下方放置一個(gè)公共接地層

這樣可以確保電路板中任意2個(gè)接地點(diǎn)之間的阻抗最小，不應(yīng)該通過布線其中的任何走線來破壞地平面。

信號(hào)走線下方的公共接地層

當(dāng)需要在同一區(qū)域的電路板兩側(cè)布線走線時(shí)，就無法保證良好的接地層。在這種情況下，唯一的解決方案是在通過大量過孔互連的跡線兩側(cè)實(shí)現(xiàn)接地平面。

PCB兩側(cè)的布線軌道需要更多數(shù)量的過孔

2、過孔放置

過孔定位不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生平面區(qū)域，其中過孔會(huì)阻擋電流流動(dòng)或縮小銅空間，從而導(dǎo)致高電流密度，從而導(dǎo)致電壓降，最好放置形成網(wǎng)格的過孔，在過孔之間留出足夠的空間以包含電源平面。

通過放置發(fā)出信號(hào)

3、對(duì)稱放置過孔以消除阻抗不連續(xù)性

4、布線時(shí)保持最小彎曲

如果需要彎曲，則應(yīng)實(shí)施135°彎曲，而不是如圖 (左側(cè))所示的 90°。

布線時(shí)選擇最小彎曲

5、添加蛇形走線以實(shí)現(xiàn)特定的走線長度

特定長度的蛇形走線

6、在信號(hào)走線之間保持至少 3W 的間距

可以最大限度地減少串?dāng)_。

7、實(shí)施菊花鏈布線以避免長存根

長短截線可能會(huì)充當(dāng)天線，從而增加 EMC 標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性問題。

長存根的菊花鏈布線

8、避免在差分對(duì)之間放置元器件和過孔

有助于減輕阻抗不連續(xù)性和EMI 問題

9、對(duì)稱布置差分對(duì)并保持信號(hào)平行

10、差分對(duì)走線時(shí)，兩條走線應(yīng)走線在同一層它確保了阻抗要求的實(shí)現(xiàn)

在差分對(duì)中，走線應(yīng)該在同一層上布線

11、使用蛇形線實(shí)現(xiàn)長度匹配

用來保持不同跡線和信號(hào)對(duì)之間到達(dá)目的地的時(shí)間 (時(shí)鐘偏差)。

12、將蛇形走線放置在長度不匹配的位置

確保了正負(fù)信號(hào)分量通過連接同步傳播。

13、在靠近彎曲處添加補(bǔ)償，最大距離為 15 毫米

14、差分對(duì)連接的每一段中的失配應(yīng)單獨(dú)匹配

過孔用于將差分對(duì)分成兩段，它可以通過過孔同步傳播正信號(hào)和負(fù)信號(hào)。

在高速布局設(shè)計(jì)中，信號(hào)完整性和 EMC法規(guī)實(shí)施起著重要作用。

審核編輯：湯梓紅