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        PCB設計關鍵信號如何去布線?

        發布時間 :2023-01-13 17:30 閱讀 : 來源 :技術文章責任編輯 :深圳宏力捷PCB設計部
        PCB設計布線規則中,有一條“關鍵信號線優先”的原則,即電源、摸擬信號、高速信號、時鐘信號、差分信號和同步信號等關鍵信號優先布線。接下來接下來深圳PCB設計公司-宏力捷電子為大家詳細介紹下這些關鍵信號的布線要求。

         
        PCB設計關鍵信號如何去布線
         
        一、模擬信號布線要求
        模擬信號的主要特點是抗干擾性差,布線時主要考慮對模擬信號的保護。
        對模擬信號的處理主要體現在以下幾點:
        1. 為增加其抗干擾能力,走線要盡量短。
        2. 部分模擬信號可以放棄阻抗控制要求,走線可以適當加粗。
        3. 限定布線區域,盡量在模擬區域內完成布線,遠離數字信號。
         
        二、高速信號布線要求
        1. 多層布線
        高速信號布線電路往往集成度較高,布線密度大,采用多層板既是布線所必須的,也是降低干擾的有效手段。合理選擇層數能大幅度降低印板尺寸,能充分利用中間層來設置屏蔽,能更好地實現就近接地,能有效地降低寄生電感,能有效縮短信號的傳輸長度,能大幅度地降低信號間的交叉干擾等。
         
        2. 引線彎折越少越好
        高速電路器件管腳間的引線彎折越少越好。高速信號布線電路布線的引線最好采用全直線,需要轉折,可用45°折線或圓弧轉折,這種要求在低頻電路中僅僅用于提高鋼箔的固著強度,而在高速電路中,滿足這一要求卻可以減少高速信號對外的發射和相互間的耦合,減少信號的輻射和反射。
         
        3. 引線越短越好
        高速信號布線電路器件管腳間的引線越短越好。引線越長,帶來的分布電感和分布電容值越大,對系統的高頻信號的通過產生很多的影響,同時也會改變電路的特性阻抗,導致系統發生反射、振蕩等。
         
        4. 引線層間交替越少越好
        高速電路器件管腳間的引線層間交替越少越好。所謂“引線的層間交替越少越好”,是指元件連接過程中所用的過孔越少越好。據測,一個過孔可帶來約0.5pf的分布電容,導致電路的延時明顯增加,減少過孔數能顯著提高速度。
         
        5. 注意平行交叉干擾
        高速信號布線要注意信號線近距離平行走線所引入的“交叉干擾”,若無法避免平行分布,可在平行信號線的反面布置大面積“地”來大幅度減少干擾。
         
        6. 避免分枝和樹樁
        高速信號布線應盡量避免分枝或者形成樹樁(Stub)。樹樁對阻抗有很大影響,可以導致信號的反射和過沖,所以我們通常在設計時應避免樹樁和分枝。采用菊花鏈的方式布線,將對信號的影響降低。
         
        7. 信號線盡量走在內層
        高頻信號線走在表層容易產生較大的電磁輻射,也容易受到外界電磁輻射或者因素的干擾。將高頻信號線布線在電源和地線之間,通過電源和底層對電磁波的吸收,所產生的輻射將減少很多。
         
        三、時鐘信號布線要求
        在數字電路設計中,時鐘信號是一種在高態與低態之間振蕩的信號,決定著電路的性能。時鐘電路在數字電路中點有重要地位,同時又是產生電磁輻射的主要來源。時鐘的處理方法也是在PCB布線時需要特別重視的。在一開始就理清時鐘樹,明確各種時鐘之間的關系,布線的時候就能處理得更好。并且時鐘信號也經常是EMC設計的難點,需要過EMC測試指標的項目尤其要注意。
         
        時鐘線除了常規的阻抗控制和等長要求外,還需要注意以下問題:
        1. 時鐘信號盡量選擇優選布線層。
        2. 時鐘信號盡量不跨分割,更不要沿著分割區布線。
        3. 注意時鐘信號與其他信號的間距,至少滿足3W。
        4. 有EMC要求的設計,較長的時候線盡量選擇內層布線。
        5. 注意時鐘信號的端接匹配。
        6. 不要采用菊花鏈結構傳送時鐘信號,而應采用星型結構,即所有的時鐘負載直接與時鐘功率驅動器相互連接。
        7. 所有連接晶振輸入/輸出端的導線盡量短,以減少噪聲干擾及分布電容對晶振的影響。
        8. 晶振電容地線應使用盡量寬而短的導線連接至器件上;離晶振最近的數字地引腳,應盡量減少過孔。
        9. 在數字電路中,通常的時鐘信號都是邊沿變化快的信號,對外串擾大。所以在設計中,時鐘線宜用地線包圍起來并多打地線也來減少分布電容,從而減少串擾;對高頻信號時鐘盡量使用低電壓關分時鐘信號并包地方式,需要注意包地打孔的完整性。
         
        四、差分信號布線要求
        差分信號,有些也稱差動信號,用兩根完全一樣,極性相反的信號傳輸一路數據,依靠兩根信號電平差進行判決。為了保證兩根信號完全一致,在布線時要保持并行,線寬、線間距保持不變。
         
        五、PCB設計關鍵信號如何去布線
        在電路板上,差分走線必須是等長、等寬、緊密靠近、且在同一層面的兩根線。
        1. 等長:等長是指兩條線的長度要盡量一樣長,是為了保證兩個差分信號時刻保持相反極性。減少共模分量。
        2. 等寬等距:等寬是指兩條信號的走線寬度需要保持一致,等距是指兩條線之間的間距要保持不變,保持平行。
        提醒:盡量為時鐘信號、高頻信號、敏感信號等關鍵信號提供專門的布線層,并保證其最小的回路面積。采用屏蔽和加大安全間距等方法,保證信號質量。
         
        深圳宏力捷電子是一家專業從事電子產品電路板設計(layout布線設計)的PCB設計公司,主要承接多層、高密度的PCB設計畫板及電路板設計打樣業務。擁有平均超過10年工作經驗的PCB設計團隊,能熟練運用市場主流PCB設計軟件,專業高效溝通保證PCB設計進度,助您早一步搶占市場先機!


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