今天給大家分享的是：高速信號、14條高速信號布局設(shè)計規(guī)則。

在低頻(<50 MHz)下，信號保持在數(shù)據(jù)特性限制范圍內(nèi)，并且電路板按預(yù)期運行。當(dāng)速度增加時，阻抗不匹配串?dāng)_、反射、振鈴和地彈問題會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)計規(guī)則或者更好的PCB設(shè)計來避免嗎這些問題。

一、什么是高速信號?

通常來說，頻率高于50 MHz的信號被認(rèn)為是高速信號。

理想情況下，時鐘信號是方波，但實際上不可能立馬就將一個“低”電平改為“高”電平，這里有一個特定上升和下降時間，因此在時域中看起來是一個梯形。

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

二、高速布局設(shè)計規(guī)則是什么?

在高速PCB設(shè)計時，重點關(guān)注布局。下面介紹14個布局設(shè)計規(guī)則，不僅可以滿足設(shè)計要求，還可以降低制造成本。

1、在信號走線下方放置一個公共接地層

這樣可以確保電路板中任意2個接地點之間的阻抗最小，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，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)會產(chǎn)生平面區(qū)域，其中過孔會阻擋電流流動或縮小銅空間，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

3、對稱放置過孔以消除阻抗不連續(xù)性

4、布線時保持最小彎曲

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

布線時選擇最小彎曲

5、添加蛇形走線以實現(xiàn)特定的走線長度

特定長度的蛇形走線

6、在信號走線之間保持至少 3W 的間距

可以最大限度地減少串?dāng)_。

7、實施菊花鏈布線以避免長存根

長短截線可能會充當(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、對稱布置差分對并保持信號平行

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

在差分對中，走線應(yīng)該在同一層上布線

11、使用蛇形線實現(xiàn)長度匹配

用來保持不同跡線和信號對之間到達(dá)目的地的時間 (時鐘偏差)。

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、差分對連接的每一段中的失配應(yīng)單獨匹配

過孔用于將差分對分成兩段，它可以通過過孔同步傳播正信號和負(fù)信號。

在高速布局設(shè)計中，信號完整性和 EMC法規(guī)實施起著重要作用。

審核編輯：湯梓紅