高速PCB差分對(duì)路由以保持信號(hào)完整性

在保持信號(hào)完整性方面，必須在高速數(shù)字電路中正確布線(xiàn)差分對(duì)。遵循這些差分對(duì)路由指南并將你的EMI問(wèn)題拋在腦后。

我曾與一位女士相親，她不知道我是誰(shuí)總是遲到。我按時(shí)到餐館等了20分鐘，然后才知道我站起來(lái)了。當(dāng)我準(zhǔn)備離開(kāi)時(shí)，我的約會(huì)到了。如果她在5分鐘后，我們會(huì)完全錯(cuò)過(guò)對(duì)方。當(dāng)雙絞線(xiàn)未正確布線(xiàn)時(shí)，高速印刷電路板會(huì)發(fā)生同樣的情況。一個(gè)信號(hào)將到達(dá)應(yīng)有的位置，找不到合作伙伴，然后回家。然而，在PCB上，錯(cuò)過(guò)的日期不會(huì)傷害感情。這意味著電路信號(hào)完整性差或根本不工作。成為高速信號(hào)的良好匹配器并對(duì)它們進(jìn)行路由以使它們都準(zhǔn)時(shí)到達(dá)。

這是你的高速信號(hào)，路由不良。

差異路由提示和技巧

在以后的日期，我使用了一些技巧來(lái)嘗試讓我的約會(huì)準(zhǔn)時(shí)到達(dá)。欺騙我的約會(huì)到達(dá)準(zhǔn)時(shí)的道德規(guī)范是有爭(zhēng)議的，但欺騙差分對(duì)信號(hào)準(zhǔn)時(shí)將確保信號(hào)的完整性。使用這些差分對(duì)路由指南可確保在路由時(shí)考慮到時(shí)序。

跟蹤長(zhǎng)度匹配：在路由差分對(duì)時(shí)，跟蹤長(zhǎng)度匹配應(yīng)該是首要任務(wù)。不要讓一個(gè)信號(hào)一直穿過(guò)印刷電路板，而另一個(gè)信號(hào)必須走到隔壁。當(dāng)差分對(duì)跡線(xiàn)布線(xiàn)長(zhǎng)度不匹配時(shí)，定時(shí)差異將導(dǎo)致破壞性干擾并降低信號(hào)完整性。類(lèi)似于我的日期高度偏好可能與您的不同，不同的電路具有不同的跡線(xiàn)長(zhǎng)度不匹配容差。在開(kāi)始設(shè)計(jì)之前，確保您的差分對(duì)看得很清楚，檢查它們的不匹配容差。

并行路由：每當(dāng)路由差分對(duì)時(shí)，盡量保持它們的走線(xiàn)平行。并行路由差分對(duì)有助于抵消任何輻射EMI，并有助于跟蹤長(zhǎng)度匹配。

電氣間隙和爬電距離：像當(dāng)前和前女友一樣，單獨(dú)的差分對(duì)應(yīng)該永遠(yuǎn)保持盡可能遠(yuǎn)的距離。當(dāng)多個(gè)差分對(duì)緊密布線(xiàn)時(shí)，它們將始終以負(fù)面方式相互作用。在極遠(yuǎn)距離的情況下，保持優(yōu)勢(shì)和EMI的最小化。

差分對(duì)也需要遠(yuǎn)離易受EMI影響的元件。在距離和爬電距離中測(cè)量該距離。有許多不同的方法可以滿(mǎn)足電路的間隙和爬電距離要求。

要聰明，不要像這樣布線(xiàn)你的差分對(duì)。

沒(méi)有急轉(zhuǎn)彎：最好將差分對(duì)直接布線(xiàn)，完全沒(méi)有轉(zhuǎn)彎。但是，您的PCB布局可能需要轉(zhuǎn)彎。有些女性喜歡光滑的男性，但差異對(duì)總是喜歡光滑的曲線(xiàn)。轉(zhuǎn)彎處的銳邊將比平滑曲線(xiàn)輻射更多的EMI。差分對(duì)中方向的任何變化都不應(yīng)偏離45度以上。這在內(nèi)部和外部邊緣都很重要，因?yàn)閮烧叨伎梢暂椛銭MI。

Vias：就像擁有很多女朋友不是一個(gè)好主意一樣，使用大量過(guò)濾器并不是一個(gè)好主意。通過(guò)幾何形狀保證至少少量的信號(hào)劣化。過(guò)于頻繁使用時(shí)，過(guò)孔會(huì)顯著降低信號(hào)完整性并導(dǎo)致差分對(duì)中的破壞性反射。

如果您最終在印刷電路板上使用過(guò)孔，請(qǐng)確?？s短過(guò)短線(xiàn)長(zhǎng)度或反向鉆孔存根。通孔存根將充當(dāng)開(kāi)放式傳輸線(xiàn)，這意味著大量信號(hào)反射。根據(jù)短截線(xiàn)的長(zhǎng)度，信號(hào)甚至可以180度反射回差分對(duì)，并抵消有用信號(hào)。減少存根的負(fù)面影響的最佳方法是最小化存根的長(zhǎng)度。通過(guò)使用盲孔或埋孔，或通過(guò)短柱背鉆，可以最小化短柱長(zhǎng)度。所有這些選項(xiàng)都會(huì)增加制造成本，因此如果預(yù)算緊張，您可以簡(jiǎn)單地在遠(yuǎn)端板層上建立通路連接。在8層電路板中，1-7連接的未使用短截線(xiàn)比1-2連接短。

匹配由通孔引起的任何信號(hào)延遲量也很重要。這可以通過(guò)在差分對(duì)的兩個(gè)腿中使用相同數(shù)量的過(guò)孔或者通過(guò)在沒(méi)有過(guò)孔的情況下在腿上添加一些蛇形路由來(lái)完成。沒(méi)有人喜歡成為約會(huì)的第三輪，所以要確保所有內(nèi)容均勻匹配。

看看那些美麗的平行線(xiàn)。

如何讓您的計(jì)算機(jī)完成

為了優(yōu)化腦力，讓您的計(jì)算機(jī)完成一些工作。您的PCB設(shè)計(jì)軟??件應(yīng)該能夠自動(dòng)檢查其中一些規(guī)則，例如電氣間隙。更高級(jí)的軟件也可以幫助您實(shí)現(xiàn)差分對(duì)的實(shí)際路由。 AltiumDesigner?可能沒(méi)有適合您的愛(ài)情生活的解決方案，但它確實(shí)具有幫助用戶(hù)進(jìn)行差分對(duì)路由的功能。

盡管我們的時(shí)間差異，我繼續(xù)與我的相親約會(huì)。時(shí)間問(wèn)題仍然存在，但我們的關(guān)系保持了其完整性。如果PCB上的差分對(duì)布線(xiàn)有問(wèn)題，那么您的電路板可能不會(huì)那么幸運(yùn)。請(qǐng)務(wù)必遵循上述指南，以保持高速PCB設(shè)計(jì)的信號(hào)完整性。