PCB走線技巧:直角走線的影響
直角走線對信號有三個主要影響:一是拐角可以等效為傳輸線上的容性負(fù)載,減緩上升時間;二是阻抗不連續(xù)會造成信號的反射;三是直角尖端產(chǎn)生的電磁干擾(EMI)。在高速設(shè)計(jì)中,這些小小的直角可能成為問題的關(guān)鍵。
直角走線對信號有三個主要影響:一是拐角可以等效為傳輸線上的容性負(fù)載,減緩上升時間;二是阻抗不連續(xù)會造成信號的反射;三是直角尖端產(chǎn)生的電磁干擾(EMI)。在高速設(shè)計(jì)中,這些小小的直角可能成為問題的關(guān)鍵。
差分走線的優(yōu)勢
差分信號是指驅(qū)動端發(fā)送兩個等值、反相的信號,接收端通過比較這兩個電壓的差值來判斷邏輯狀態(tài)。差分信號走線相比于普通單端信號走線,具有以下三個明顯的優(yōu)勢:
1. 抗干擾能力強(qiáng),因?yàn)閮筛罘肿呔€之間的耦合很好,外界噪聲干擾被完全抵消。
2. 能有效抑制電磁干擾(EMI),由于兩根信號的極性相反,它們對外輻射的電磁場可以相互抵消。
3. 時序定位精確,差分信號的開關(guān)變化位于兩個信號的交點(diǎn),受工藝和溫度影響小,適合低幅度信號的電路設(shè)計(jì)。
蛇形線對延時的調(diào)節(jié)
蛇形線是PCB布局中常用的一種走線方式,用于調(diào)節(jié)延時以滿足系統(tǒng)時序設(shè)計(jì)要求。其關(guān)鍵參數(shù)為平行耦合長度(Lp)和耦合距離(S)。信號在蛇形線上傳輸時,相互平行的線段之間會發(fā)生差模耦合,當(dāng)耦合距離S較小、平行耦合長度Lp較大時,耦合程度增加,可能導(dǎo)致傳輸延時減小和信號質(zhì)量下降。
處理蛇形線的建議
在處理蛇形線時,以下是幾點(diǎn)建議:
1. 盡量增加平行線段的距離(S),至少大于走線到參考平面的距離的3倍。繞大彎走線可以避免相互的耦合效應(yīng)。
2. 減小平行耦合長度Lp,當(dāng)兩倍Lp的延時接近或超過信號上升時間時,產(chǎn)生的串?dāng)_將達(dá)到飽和。
3. 帶狀線或埋式微帶線的蛇形線引起的信號傳輸延時小于普通微帶線。帶狀線不會因差模串?dāng)_影響傳輸速率。
4. 盡量避免在小范圍內(nèi)蜿蜒走線,特別是對高速和時序要求嚴(yán)格的信號線。
5. 可以采用任意角度的蛇形走線,以減少相互間的耦合。
6. 蛇形線僅用于時序匹配,沒有濾波或抗干擾能力。
7. 考慮使用螺旋走線的方式進(jìn)行繞線,仿真表明其效果優(yōu)于普通蛇形走線。
總結(jié)
這篇文章討論了PCB走線技巧中的三種特殊走線:直角走線、差分走線和蛇形線。直角走線會產(chǎn)生信號的容性負(fù)載、反射和電磁干擾。差分走線具有抗干擾能力強(qiáng)、抑制EMI和時序定位精確的優(yōu)勢。蛇形線常用于調(diào)節(jié)延時,但需要注意平行耦合長度和耦合距離對傳輸質(zhì)量的影響,采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)策略來避免耦合效應(yīng)。處理蛇形線時的建議包括增加距離、減小耦合長度、選擇合適的走線方式以及避免小范圍蜿蜒走線。