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高速PCB布线时减小串扰的技术方法

时间:12-11-02 点击:

        传统的PCB设计由于缺乏高速分析和仿真指导,信号的质量无法得到保证,而且大部分问题必须等到制版测试后才能发现。这大大降低了设计的效率,提高了成本, 在激烈的市场竞争下显然是不利的。于是针对高速PCB 设计,业界人士提出了一种新的设计思路,成为“自上而下”的设计方法,经过多方面的方针分析和优化,避免了绝大部分可能产生的问题,节省了大量的时间,确保满足工程预算,产生高质量的印制板,避免繁琐而高耗的测试检错等。

       阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配,得到最大功率输出的一种工作状态。高速PCB布线时,为了防止信号的反射,要求线路的阻抗为50 Ω。这是个大约的数字,一般规定同轴电缆基带50 Ω,频带75 Ω,对绞线则为100 Ω,只是取整数而已,为了匹配方便。根据具体的电路分析采用并行AC 端接,使用电阻和电容网络作为端接阻抗,端接电阻R 要小于等于传输线阻抗Z0,电容C必须大于100 pF, 推荐使用0.1UF 的多层陶瓷电容。电容有阻低频、通高频的作用,因此电阻R 不是驱动源的直流负载, 故这种端接方式无任何直流功耗。

  串扰是指当信号在传输线上传播时,因电磁耦合对相邻的传输线产生不期望的电压噪声干扰。耦合分为容性耦合和感性耦合,过大的串扰可能引起电路的误触发,导致系统无法正常工作。根据串扰的一些特性, 可以归纳出几种减小串扰的主要方法:
  (1)加大线间距,减小 平行长度,必要时采用jog 方式布线。
  (2)高速信号线在满足条件的情况下,加入端接匹配可以减小或消除反射,从而减小串扰。
  (3)对于微带传输线和带状传输线,将走线高度限制在高于地线平面范围要求以内, 可以显着减小串扰。
  (4)在布线空间允许的条件下,在串扰较严重的两条线之间插入一条地线, 可以起到隔离的作用,从而减小串扰。
    利用差分线传输数字信号就是高速数字电路中控制破坏信号完整性因素的一项有效措施。在PCB抄板上的差分线,等效于工作在准TEM 模的差分的微波集成传输线对,其中,位于PCB 顶层或底层的差分线等效于耦合微带线,位于多层PCB 内层的差分线,等效于宽边耦合带状线。数字信号在差分线上传输时是奇模传输方式, 即正负两路信号的相位差是180°, 而噪声以共模的方式在一对差分线上耦合出现, 在接受器中正负两路的电压或电流相减, 从而可以获得信号消除共模噪声。而差分线对的低压幅或电流驱动输出实现了高速集成低功耗的要求。