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PCB的基本布線原則

  在高速PCB設(shè)計過程中,需要了解和遵循以下一些基本原則:
  首先,在信號線的走線過程中,數(shù)字與模擬、高速與低速、大電流與小電流、高電壓與低電壓等不相容的信號線應(yīng)相互遠離,盡量避免長距離的平行走線,盡可能拉開線與線之間的間距以減少電容耦合和電感耦合,信號線與地線及電源線盡量不要交叉,防止產(chǎn)生阻抗不連續(xù)點,造成信號的反射。
  其次,信號線在走線過程中不要有分支,否則會破壞導(dǎo)線特性阻抗的一致性,產(chǎn)生信號的諧波與反射現(xiàn)象,并造成信號能量以電磁波的形式發(fā)射出去,形成電磁干擾。此外,信號線在走線過程中的拐角不能采用90°直角,應(yīng)該采用45°拐角或圓弧形拐彎。采用直角轉(zhuǎn)彎的傳輸線中,在拐角處傳輸線的有效寬度增大,會產(chǎn)生不需要的寄生抄板電容,直角彎曲相當于在傳輸線上增加一個容性負載,拐角處的負載電容值可以由式(1)近似計算。此寄生電容不僅造成了傳輸線上特性阻抗的不連續(xù)和信號的反射,同時又增大了信號的上升時間,影響信號的品質(zhì)。
  (1)式中,w為傳輸線線寬,單位為inch;er為相對于空氣的抄板電導(dǎo)率;Z0為高頻特性阻抗,單位為Ω;C為拐角處的負載電容,單位為pF第三,在電源平面和地平面之間使用20-H法則。在高速PCB中,由于磁通耦合,射頻電流會存在于電源平面的邊緣。此種層間耦合作用稱之為fring2ing。當采用高速邏輯及高頻時鐘信號時,電源平面間會互相耦合射頻電流并幅射至空間中。為了減少電磁輻射,所有電源平面應(yīng)較相鄰之地平面小20H,其中,H是電源平面與之最近的地平面之間的距離,此規(guī)則即稱為20-HRule。磁通分布臨界效應(yīng)發(fā)生在10-H左右,采用20-Hrule可以實現(xiàn)約70%之通量邊界(fluxboundary),若要達到98%之通量則邊界須100-H。
  在使用20Hrule時,若有元件的power接腳處在Power平面的縮進無銅箔區(qū)域內(nèi)時,power平面可以突出一點以連接至該組件,在此處可以突破20Hrule的限制。此外還需注意的是,當使用20-HRule時,在相鄰于Power層的信號層上,任何處于Power平面縮進無銅箔區(qū)域上的信號布線應(yīng)重新布線,使其可相鄰于一個完整的Power平面。
  第四,對時鐘信號線、差分信號線、復(fù)位信號線等關(guān)鍵信號線在布線時應(yīng)遵循"3W法則"。"3W法則"是指信號線間的分隔距離應(yīng)三倍于信號線抄板的寬度,由中線量到中線進行測量?;虮硎鰹樾盘柧€之間的分隔距離應(yīng)兩倍于單一信號線的寬度。