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专家关于高速线路的布线问题解答

发布时间:2020-06-30 21:36:43 阅读: 来源:球阀厂家

专家关于高速线路的布线问题解答 1。 如何处理实际布线中的一些理论冲突的问题 问:在实际布线中,很多理论是相互冲突的;例如: 1。处理多个模/数地的接法:理论上是应该相互隔离的,但在实际的小型化、高密度布线中,由于空间的局限或者绝对的隔离会导致小信号模拟地走线过长,很难实现理论的接法。我的做法是:将模/数功能模块的地分割成一个完整的孤岛,该功能模块的模/数地都连接在这一个孤岛上。再通过沟道让孤岛和“大”地连接。不知这种做法是否正确? 2。理论上晶振与CPU的连线应该尽量短,由于结构布局的原因,晶振与CPU的连线比较长、比较细,因此受到了干扰,工作不稳定,这时如何从布线解决这个问题?诸如此类的问题还有很多,尤其是高速PCB布线中考虑EMC、EMI问题,有很多冲突,很是头痛,请问如何解决这些冲突?多谢! 答:1. 基本上, 将模/数地分割隔离是对的。 要注意的是信号走线尽量不要跨过有分割的地方(moat), 还有不要让电源和信号的回流电流路径(returning current path)变太大。2. 晶振是模拟的正反馈振荡电路, 要有稳定的振荡信号, 必须满足loop gain与phase的规范, 而这模拟信号的振荡规范很容易受到干扰, 即使加ground guard traces可能也无法完全隔离干扰。 而且离的太远, 地平面上的噪声也会影响正反馈振荡电路。 所以, 一定要将晶振和芯片的距离进可能靠近。 3. 确实高速布线与EMI的要求有很多冲突。 但基本原则是因EMI所加的电阻电容或ferrite bead, 不能造成信号的一些电气特性不符合规范。 所以, 最好先用安排走线和PCB叠层的技巧来解决或减少EMI的问题, 如高速信号走内层。 最后才用电阻电容或ferrite bead的方式, 以降低对信号的伤害。 2。在高速设计中,如何解决信号的完整性问题?差分布线方式是如何实现的?对于只有一个输出端的时钟信号线,如何实现差分布线? 答:信号完整性基本上是阻抗匹配的问题。而影响阻抗匹配的因素有信号源的架构和输出阻抗(output impedance),走线的特性阻抗,负载端的特性,走线的拓朴(topology)架构等。解决的方式是靠端接(termination)与调整走线的拓朴。 差分对的布线有两点要注意,一是两条线的长度要尽量一样长,另一是两线的间距(此间距由差分阻抗决定)要一直保持不变,也就是要保持平行。平行的方式有两种,一为两条线走在同一走线层(side-by-side),一为两条线走在上下相邻两层(over-under)。一般以前者side-by-side实现的方式较多。 要用差分布线一定是信号源和接收端也都是差分信号才有意义。所以对只有一个输出端的时钟信号是无法使用差分布线的。

3。 关于高速差分信号布线 问:在pcb上靠近平行走高速差分信号线对的时候,在阻抗匹配的情况下,由于两线的相互耦合,会带来很多好处。但是有观点认为这样会增大信号的衰减,影响传输距离。是不是这样,为什么?我在一些大公司的评估板上看到高速布线有的尽量靠近且平行,而有的却有意的使两线距离忽远忽近,我不懂那一种效果更好。我的信号1GHz以上,阻抗为50欧姆。在用软件计算时,差分线对也是以50欧姆来计算吗?还是以100欧姆来算?接收端差分线对之间可否加一匹配电阻?谢谢! 答:会使高频信号能量衰减的原因一是导体本身的电阻特性(conductor loss), 包括集肤效应(skin effect), 另一是介电物质的dielectric loss。 这两种因子在电磁理论分析传输线效应(transmission line effect)时, 可看出他们对信号衰减的影响程度。 差分线的耦合是会影响各自的特性阻抗, 变的较小, 根据分压原理(voltage divider)这会使信号源送到线上的电压小一点。 至于, 因耦合而使信号衰减的理论分析我并没有看过, 所以我无法评论。 对差分对的布线方式应该要适当的靠近且平行。 所谓适当的靠近是因为这间距会影响到差分阻抗(differential impedance)的值, 此值是设计差分对的重要参数。 需要平行也是因为要保持差分阻抗的一致性。 若两线忽远忽近, 差分阻抗就会不一致, 就会影响信号完整性(signal integrity)及时间延迟(timing delay)。 差分阻抗的计算是 2(Z11 - Z12), 其中, Z11是走线本身的特性阻抗, Z12是两条差分线间因为耦合而产生的阻抗, 与线距有关。 所以, 要设计差分阻抗为100欧姆时, 走线本身的特性阻抗一定要稍大于50欧姆。 至于要大多少, 可用仿真软件算出来。4。问:问:要提高抗干扰性,除了模拟地和数字地分开只在电源一点连接,加粗地线和电源线外,希望专家给一些好的意见和建议! 答:除了地要分开隔离外, 也要注意模拟电路部分的电源, 如果跟数字电路共享电源, 最好要加滤波线路。 另外, 数字信号和模拟信号不要有交错, 尤其不要跨过分割地的地方(moat)。

5。 关于高速PCB设计中信号层空白区域敷铜接地问题 问:在高速PCB设计中,信号层的空白区域可以敷铜,那么多个信号层的敷铜是都接地好呢, 还是一半接地,一半接电源好呢? 答:般在空白区域的敷铜绝大部分情况是接地。 只是在高速信号线旁敷铜时要注意敷铜与信号线的距离, 因为所敷的铜会降低一点走线的特性阻抗。 也要注意不要影响到它层的特性阻抗, 例如在dual stripline的结构时。 6。 高速信号线的匹配问题 问:在高速板(如p4的主板)layour,为什么要求高速信号线(如cpu数据,地址信号线)要匹配? 如果不匹配会带来什么隐患?其匹配的长度范围(既信号线的时滞差)是由什么因素决定的,怎样计算?答:要求走线特性阻抗匹配的主要原因是要避免高速传输线效应(transmission line effect)所引起的反射(reflection)影响到信号完整性(signal integrity)和延迟时间(flight time)。也就是说如果不匹配,则信号会被反射影响其质量。 所有走线的长度范围都是根据时序(timing)的要求所订出来的。影响信号延迟时间的因素很多,走线长度只是其一。P4要求某些信号线长度要在某个范围就是根据该信号所用的传输模式(common clock或source synchronous)下算得的timing margin,分配一部份给走线长度的允许误差。 至于, 上述两种模式时序的计算, 限于时间与篇幅不方便在此详述, 请到下列网址 下载"Intel Pentium 4 Processor in the 423-pin Package/Intel 850 Chipset Platform Design Guide"。 其中 "Methodology for Determining Topology and Routing Guideline"章节内有详述。

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