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为大家介绍三种PCB的特殊走线技巧。将从直角走线,差分走线,蛇形线三个方面来阐述PCBLAYOUT的走线:
9 I+ a% ^. {: u4 g) ^! L 一、直角走线(三个方面) ]' I# i" ~& f6 z% Q
* m; x/ \* e/ Z7 r 直角走线的对信号的影响就是主要体现在三个方面:一是拐角可以等效为传输线上的容性负载,减缓上升时间;二是阻抗不连续会造成信号的反射;三是直角尖端产生的EMI,到10GHz以上的RF设计领域,这些小小的直角都可能成为高速问题的重点对象。: k; [# O) ?% u8 ?7 _% f
4 ~6 {( ?. j& i3 n 二、差分走线(“等长、等距、参考平面”)
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何为差分信号(DifferentialSignal)?通俗地说就是驱动端发送两个等值、反相的信号,接收端通过比较这两个电压的差值来判断逻辑状态“0”还是“1”。而承载差分信号的那一对走线就称为差分走线。差分信号和普通的单端信号走线相比,****明显的优势体现在以下三方面:
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1 ?- X( Q$ v3 C: j 1、抗干扰能力强,因为两根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信号的差值,所以外界的共模噪声可被完全抵消。
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2、能有效抑制EMI,同样的道理,由于两根信号的极性相反,他们对外辐射的电磁场可以相互抵消,耦合的越紧密,泄放到外界的电磁能量越少。4 |( \2 l: n" E3 D' l0 }
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3、时序定位精确,由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点,而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断,因而受工艺,温度的影响小,能降低时序上的误差,同时也更适合于低幅度信号的电路。目前流行的LVDS(lowvoltagedifferentialsignaling)就是指这种小振幅差分信号技术。% U- J. W9 K w2 d8 s9 H
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三、蛇形线(调节延时)/ [; m9 j+ \3 W A- R
$ f- {, q9 v, |/ Q' t7 z- w 蛇形线是Layout中经常使用的一类走线方式。其主要目的就是为了调节延时,满足系统时序设计要求。其中****关键的两个参数就是平行耦合长度(Lp)和耦合距离(S),很明显,信号在蛇形走线上传输时,相互平行的线段之间会发生耦合,呈差模形式,S越小,Lp越大,则耦合程度也越大。可能会导致传输延时减小,以及由于串扰而大大降低信号的质量,其机理可以参考对共模和差模串扰的分析。下面是给Layout工程师处理蛇形线时的几点建议:6 N |: a4 G7 ?: K. T; q9 H
( V# {" w# g5 a6 X! A5 g 1、尽量增加平行线段的距离(S),至少大于3H,H指信号走线到参考平面的距离。通俗的说就是绕大弯走线,只要S足够大,就几乎能完全避免相互的耦合效应。7 }& r M+ ?! p2 g9 j
: I' g1 s9 H! K1 w, a 2、减小耦合长度Lp,当两倍的Lp延时接近或超过信号上升时间时,产生的串扰将达到饱和。
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7 ~. o' B) K+ i) ? 3、带状线(Strip-Line)或者埋式微带线(EmbeddedMicro-strip)的蛇形线引起的信号传输延时小于微带走线(Micro-strip)。理论上,带状线不会因为差模串扰影响传输速率。# H8 h* D" E# u8 L1 j0 `$ z5 g
9 s( L/ y- J% @2 y* R 4、高速以及对时序要求较为严格的信号线,尽量不要走蛇形线,尤其不能在小范围内蜿蜒走线。, W* Y# g2 v, ?3 b! G h
: f: ]! K0 O# ? 5、可以经常采用任意角度的蛇形走线,能有效的减少相互间的耦合。
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6、高速中,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。
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8 d& v: e# G4 P9 j% g# l 7、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。
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