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在pcb布线规则中,有一条“关键信号线优先”的原则,即电源、摸拟信号、高速信号、时钟信号、差分信号和同步信号等关键信号优先布线。接下来,我们不妨就来详细了解下这些关键信号的布线要求。 4 l) E( k1 E! _" x1 T
模拟信号布线要求/ h$ H# d5 U0 b4 a( E9 |
模拟信号的主要特点是抗干扰性差,布线时主要考虑对模拟信号的保护。( {# g5 ]+ U o/ |4 A. h
对模拟信号的处理主要体现在以下几点:( o9 k$ X/ Z: V: A
1. 为增加其抗干扰能力,走线要尽量短。; D/ n2 ]. x! x5 S; g
2. 部分模拟信号可以放弃阻抗控制要求,走线可以适当加粗。. U) [8 U$ p0 ?7 t
3. 限定布线区域,尽量在模拟区域内完成布线,远离数字信号。
0 q8 \4 c- l( K {. p: I 高速信号布线要求
) X# r5 K( J0 q 1. 多层布线7 v; R' Y- U+ n5 g) a" V
高速信号布线电路往往集成度较高,布线密度大,采用多层板既是布线所必须的,也是降低干扰的有效手段。合理选择层数能大幅度降低印板尺寸,能充分利用中间层来设置屏蔽,能更好地实现就近接地,能有效地降低寄生电感,能有效缩短信号的传输长度,能大幅度地降低信号间的交叉干扰等。
4 I! `; T* F$ D- e3 X 2. 引线弯折越少越好
, k' a6 ?0 E! k/ K. U& x 高速电路器件管脚间的引线弯折越少越好。高速信号布线电路布线的引线采用全直线,需要转折,可用45°折线或圆弧转折,这种要求在低频电路中仅仅用于提高钢箔的固着强度,而在高速电路中,满足这一要求却可以减少高速信号对外的发射和相互间的耦合,减少信号的辐射和反射。+ g! s8 v! U" Z- i- Y2 b0 W
3. 引线越短越好4 F8 [8 n9 }3 N
高速信号布线电路器件管脚间的引线越短越好。引线越长,带来的分布电感和分布电容值越大,对系统的高频信号的通过产生很多的影响,同时也会改变电路的特性阻抗,导致系统发生反射、振荡等。
# T" W" t. x2 f5 [ 4. 引线层间交替越少越好
& s6 v) o' R. O% o+ G 高速电路器件管脚间的引线层间交替越少越好。所谓“引线的层间交替越少越好”,是指元件连接过程中所用的过孔越少越好。据测,一个过孔可带来约0.5pf的分布电容,导致电路的延时明显增加,减少过孔数能显着提高速度。: H( B) F* ?3 l+ M9 N
5. 注意平行交叉干扰- c, v6 r' G4 T& W1 u
高速信号布线要注意信号线近距离平行走线所引入的“交叉干扰”,若无法避免平行分布,可在平行信号线的反面布置大面积“地”来大幅度减少干扰。
% v# b: L7 Z5 F5 C" j0 X 6. 避免分枝和树桩9 ~. Y0 [( K' c2 o
高速信号布线应尽量避免分枝或者形成树桩(Stub)。树桩对阻抗有很大影响,可以导致信号的反射和过冲,所以我们通常在设计时应避免树桩和分枝。采用菊花链的方式布线,将对信号的影响降低。 ) f' k, A. Q1 o* h% o
7 r1 j" I+ G( ]0 b% i 7. 信号线尽量走在内层 5 K3 k" ~! z. R
高频信号线走在表层容易产生较大的电磁辐射,也容易受到外界电磁辐射或者因素的干扰。将高频信号线布线在电源和地线之间,通过电源和底层对电磁波的吸收,所产生的辐射将减少很多。
8 P) f' i2 b; H 时钟信号布线要求 % l3 ~) @" Q$ |4 M; p
在数字电路设计中,时钟信号是一种在高态与低态之间振荡的信号,决定着电路的性能。时钟电路在数字电路中点有重要地位,同时又是产生电磁辐射的主要。时钟的处理方法也是在PCB布线时需要特别重视的。在一开始就理清时钟树,明确各种时钟之间的关系,布线的时候就能处理得更好。并且时钟信号也经常是 EMC设计的难点,需要过EMC测试指标的项目尤其要注意。
/ L2 y' d! q6 m/ K( V1 @ 时钟线除了常规的阻抗控制和等长要求外,还需要注意以下问题: , M: p f0 W0 n" M1 `5 c
1. 时钟信号尽量选择优选布线层。
) v" x6 K3 P, d3 @4 O0 J 2. 时钟信号尽量不跨分割,更不要沿着分割区布线。
! z0 A$ e* [. ? Z 3. 注意时钟信号与其他信号的间距,至少满足3W。
0 B [' v# H& o/ p1 X 4. 有EMC要求的设计,较长的时候线尽量选择内层布线。
4 ]1 M; ^6 I& v( \- f 5. 注意时钟信号的端接匹配。 ' K8 _% @2 `( _
6. 不要采用菊花链结构传送时钟信号,而应采用星型结构,即所有的时钟负载直接与时钟功率驱动器相互连接。 - k% R, ^$ T& A7 U$ j( n. |4 }
7. 所有连接晶振输入/输出端的导线尽量短,以减少噪声干扰及分布电容对晶振的影响。
6 G# ^8 v6 R) g1 L7 b6 A, p* d 8. 晶振电容地线应使用尽量宽而短的导线连接至器件上;离晶振近的数字地引脚,应尽量减少过孔。 6 l1 N, Q j1 F/ q0 C
9. 在数字电路中,通常的时钟信号都是边沿变化快的信号,对外串扰大。所以在设计中,时钟线宜用地线包围起来并多打地线也来减少分布电容,从而减少串扰;对高频信号时钟尽量使用低电压关分时钟信号并包地方式,需要注意包地打孔的完整性。 0 d1 J% Z }$ u; ^) ?& ~: N8 T/ W4 a
差分信号布线要求 0 ?! E' L6 D% q4 _: a& S" J& B
差分信号,有些也称差动信号,用两根完全一样,极性相反的信号传输一路数据,依靠两根信号电平差进行判决。为了保证两根信号完全一致,在布线时要保持并行,线宽、线间距保持不变。 ) u3 E, X* ]9 D5 p" ?
pcb关键信号如何去布线 % h0 Q3 U6 z+ J3 w
在电路板上,差分走线必须是等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的两根线。
; R! ?3 `* A1 N3 t1 h: ~" t0 j 1. 等长:等长是指两条线的长度要尽量一样长,是为了保证两个差分信号时刻保持相反极性。减少共模分量。
+ ^) g$ g8 e! n7 W- L+ G 2. 等宽等距:等宽是指两条信号的走线宽度需要保持一致,等距是指两条线之间的间距要保持不变,保持平行。
' F5 T/ Q( y. Y+ B1 e7 T# N 提醒:尽量为时钟信号、高频信号、敏感信号等关键信号提供专门的布线层,并保证其的回路面积。采用屏蔽和加大安全间距等方法,保证信号质量。 / \8 @( m- X$ }. x
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