2023 02月16日
作者: 小白哥
  • 浏览: 266
  • 收藏:0
  • 点赞:0
PCB的信号完整性设计方法

1.了解整个电路板的设计信息

1)器件数量、器件大小、器件封装,芯片的速率、PCB是否分为低速、中速和高速区,哪些是接口输入输出区;

2)整体布局的要求、器件布局位置、有无大功率器件、芯片器件散热的特殊要求;

3)信号线的种类速率及传送方向、信号线的阻抗控制要求、总线速率走向及驱动情况、关键信号及保护措施;

4)电源种类、地的种类、对电源和地的噪声容限要求、电源和地平面的设置及分割;

5)时钟线的种类和速率、时钟线的来源和去向、时钟延时要求、最长走线要求。

2.PCB的分层设计

了解电路板的基本信息后,要权衡电路板成本与信号完整性的设计要求,选择合理的布线层数。目前电路板已由单层、双层、四层板逐步向更多层电路板方向发展,多层PCB设计能提高信号走线的参考面,为信号提供回流路径,是达到良好信号完整性的主要措施。

在进行PCB分层设计时,要遵循以下规则:

1)参考面应优选地平面。电源、地平面均能用作参考平面,且都具有一定的屏蔽作用。但相对而言,电源平面具有较高的特性阻抗,且与参考地电平之间存在较大的电位差,其屏蔽效果远低于地平面。

2)数字电路与模拟电路分层。在设计成本允许的情况下,最好把数字电路和模拟电路安排在不同的层上。如果必须要安排在同一个布线层上,则可以采用开沟、加接地线条、分割线等方法补救。模拟与数字的电源和地一定要分开,绝不能混用。

3)相邻层的关键信号走线不跨分割区。信号跨区将形成较大的信号环路产生很强的辐射。如果在地线分割的情况下,信号线必须要跨区,可以先在被分割的地之间进行单点连接,形成两个地之间的连接桥,然后通过该连接桥布线。

4)元件面下面要有相对完整的地平面。对多层板必须尽可能保持地平面的完整性,通常不允许有信号线在地平面内走线。

5)高频、高速、时钟等关键信号线都应有相邻的地平面。这样设计的信号线与地线间的距离仅为PCB层间的距离,因此实际的电流总在信号线正下方的地线流动,形成最小的信号环路面积,减小辐射。

3.PCB的布局设计

印制板信号完整性设计的关键是布局和布线,其好坏直接关系到电路板的性能。在布局之前,必须确定尽量低的成本下满足功能的PCB大小。如果PCB尺寸过大,布局时器件分布分散,则传输线可能会很长,这样造成阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加。如果器件集中放置,则散热不好,相邻的走线容易产生耦合串扰。所以必须根据电路功能单元进行布局,同时考虑到电磁兼容、散热和接口等因素。

在布局数字和模拟混合信号的PCB时,不能将数字和模拟信号混杂。如果模拟和数字信号必须混杂,要确保进行垂直走线以降低交互耦合的效应。电路板上的数字电路、模拟电路、以及易产生噪声的电路应予以分隔,并先对敏感线路进行布线,并消除电路间的耦合路径。尤其要考虑时钟、复位和中断线路,千万不要将这些线路与高电流开关线路平行,否则容易被电磁耦合信号破坏,引起非预期的复位或中断。

进行整体布局时应遵循如下一些原则:

1)功能分区布局,PCB上模拟电路和数字电路应各自有不同的空间布局;

2)按照电路信号的流程来安排各功能电路单元,使信号流通保持方向一致;

3)以每个功能电路单元核心元件为中心,别的元件围绕它进行布局;

4)尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减小它们的分布参数;

5)易受干扰的元器件相互间不能太近,输入输出元件要远离。

4.PCB的布线设计

PCB布线时,要先对所有信号线进行分类。首先布时钟线,敏感信号线,再布高速信号线,在确保此类信号的过孔足够少,分布参数特性好以后,再布一般的不重要的信号线。

不相容的信号线应相互远离不要并行布线,如数字与模拟,高速与低速,大电流与小电流,高电压与低电压等。分布在不同层上的信号线应相互垂直地布线,这样可以减少线间的串扰。信号线的布置最好根据信号的流动方向顺序安排,一个电路的输出信号线不要再折回输入信号线区域。高速信号线要尽可能地短,以免干扰其他信号线。在双面板上,必要时可在高速信号线两侧加隔离地线。多层板上所有高速时钟线都应根据时钟线的长短,采用相应的屏蔽措施。

布线时应遵循的一般原则有:

1)尽量选用低密度布线设计,并且信号走线尽量粗细一致,有利于阻抗匹配。对于射频电路,信号线的走向、宽度、线间距的不合理设计,可能造成信号传输线之间的交叉干扰。

2)尽量避免输入输出端的导线相邻以及长距离的并行布线。为了减少并行信号线的串扰,可增大信号线间的间距,或信号线间插入隔离带。

3)PCB上的走线宽度要均匀,不能发生线宽的突变。PCB走线拐弯处绝对不要采用90度的拐角,要采用圆弧或135度角,尽可能保持线路阻抗的连续性。

4)尽量减小电流环路的面积。载流电路对外的辐射强度与通过的电流、环路面积和信号频率的平方成正比,减小电流环路的面积可以减小PCB的电磁干扰。

5)尽量减少导线的长度,增加导线的宽度,有利于减少导线的阻抗。

6)对于开关控制信号,应尽量减少同时改变状态的信号PCB走线数量。


  

发表评论

评论列表


没有评论

筛选

文章分类

热门文章

企业招聘网址

2023-12-07  浏览:3024次

BC1.2协议介绍

2023-06-14  浏览:2926次

USB2.0速度识别

2023-10-23  浏览:1352次