1?關于高速差分信號布線

問：在pcb上靠近平行走高速差分信號線對的時候，在阻抗匹配的情況下，由于兩線的相互耦合，會帶來很多好處。但是有觀點認為這樣會增大信號的衰減，影響傳輸距離。是不是這樣，為什么？在一些大公司的評估板上看到高速布線有的盡量靠近且平行，而有的卻有意的使兩線距離忽遠忽近，我不懂那一種效果更好。我們產品的信號1GHz左右，阻抗要求為50歐姆。在用軟件計算時，差分線對也是以50歐姆來計算嗎？還是以100歐姆來算？接收端差分線對之間可否加一匹配電阻？謝謝！

答：會使高頻信號能量衰減的原因一是導體本身的conductor loss,?包括skin effect,?另一是dielectric loss。這兩種因子在電磁理論分析transmission line effect時,?可看出他們對信號衰減的影響程度。差分線的耦合是會影響各自的特性阻抗,?變的較小,?根據分壓原理這會使信號源送到線上的電壓小一點。至于,?因耦合而使信號衰減的理論分析我并沒有看過,?所以我無法評論。對差分對的布線方式應該要適當的靠近且平行。所謂適當的靠近是因為這間距會影響到差分阻抗的值,?此值是設計差分對的重要參數。需要平行也是因為要保持差分阻抗的一致性。若兩線忽遠忽近,?差分阻抗就會不一致,?就會影響SI及timing delay。

差分阻抗的計算是?2(Z11 - Z12),?其中, Z11是走線本身的特性阻抗, Z12是兩條差分線間因為耦合而產生的阻抗,?與線距有關。至于差分按50ohm來計算還是100ohm來計算這個問題，其實很簡單，主要是看你的總線或者是設計平臺的要求，比如，一般情況下USB2.0的阻抗要求為90ohm，而SATA的阻抗要求是100ohm，像Intel的X86的主板要求又有點不一樣。所以這都要依實際情況而定。至于如何計算的話，可用仿真軟件算出來。最常使用的就是Polar SI9000。

2?問：要提高抗干擾性，除了模擬地和數字地分開只在電源一點連接，加粗地線和電源線外，希望專家給一些好的意見和建議！

答：除了地要分開隔離外,?也要注意模擬電路部分的電源,?如果跟數字電路共享電源,?最好要加濾波線路。另外,?數字信號和模擬信號不要有交錯,?尤其不要跨過分割地的地方(moat)。

3?關于高速PCB設計中信號層空白區域敷銅接地問題

問：在高速PCB設計中，信號層的空白區域可以敷銅，那么多個信號層的敷銅是都接地好呢，還是一半接地，一半接電源好呢？

答：一般在空白區域的敷銅絕大部分情況是接地。只是在高速信號線旁敷銅時要注意敷銅與信號線的距離，因為所敷的銅會降低一點走線的特性阻抗。也要注意不要影響到它層的特?性阻抗，例如在帶狀線的結構時。

4?高速信號線的匹配問題

問：在高速板layour，為什么要求高速信號線(如cpu數據，地址信號線）要匹配??如果不匹配會帶來什么隱患？其匹配的長度范圍（既信號線的時滯差）是由什么因素決定的，怎樣計算？

答：要求走線特性阻抗匹配的主要原因是要避免transmission line effect所引起的reflection影響到SI和flight time。也就是說如果不匹配，則信號會被反射影響其質量。所有走線的長度范圍都是根據timing的要求所訂出來的。影響信號延遲時間的因素很多，走線長度只是其一。某些信號線長度要在某個范圍就是根據該信號所用的傳輸模式(common clock或source synchronous)下算得的timing margin，然后再確定走線長度的允許誤差。

5?在高速設計中，如何解決信號的完整性問題？

答：信號完整性基本上是阻抗匹配的問題。而影響阻抗匹配的因素有信號源的架構和output impedance，走線的特性阻抗，負載端的特性，topology等。解決的方式是靠termination與調整走線的拓樸。

6?如何處理實際布線中的一些理論沖突的問題

問：在實際布線中，很多理論是相互沖突的；例如：?a?處理多個模/數地的接法：理論上是應該相互隔離的，但在實際的小型化、高密度布線中，由于空間的局限或者絕對的隔離會導致小信號模擬地走線過長，很難實現理論的接法。我的做法是：將模/數功能模塊的地分割成一個完整的孤島，該功能模塊的模/數地都連接在這一個孤島上。再通過溝道讓孤島和“大”地連接。不知這種做法是否正確？?b?理論上晶振與CPU的連線應該盡量短，由于結構布局的原因，晶振與CPU的連線比較長、比較細，因此受到了干擾，工作不穩定，這時如何從布線解決這個問題？諸如此類的問題還有很多，尤其是高速PCB布線中考慮EMC、EMI問題，有很多沖突，很是頭痛，請問如何解決這些沖突？多謝！

答：a.?基本上,?將模/數地分割隔離是對的。要注意的是信號走線盡量不要跨過有分割的?地方(moat),?還有不要讓電源和信號的回流電流路徑(returning current path)變太大。?b.?晶振是模擬的正反饋振蕩電路,?要有穩定的振蕩信號,?必須滿足loop gain與phase的規范,?而這模擬信號的振蕩規范很容易受到干擾,?即使加ground guard traces可能也無法完全隔離干擾。而且離的太遠,?地平面上的噪聲也會影響正反饋振蕩電路。所以,?一定要將晶振和芯片的距離進可能靠近。?c.?確實高速布線與EMI的要求有很多沖突。但基本原則是因EMI所加的電阻電容或ferrite bead,?不能造成信號的一些電氣特性不符合規范。所以,?最好先用安排走線和PCB疊層的技巧來解決或減少EMI的問題,?如高速信號走內層。最后才用電阻電容或ferrite bead的方式,?以降低對信號的傷害。

編輯：黃飛

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