標(biāo)題: PCB設(shè)計(jì)中高速信號的通常優(yōu)化方法 [打印本頁]
作者: 板兒妹0517 時(shí)間: 2017-10-20 14:30
標(biāo)題: PCB設(shè)計(jì)中高速信號的通常優(yōu)化方法
以LVDS信號為例,說明PCB設(shè)計(jì)中高速信號的通常優(yōu)化方法:
LVDS(Low Voltage Differential Signaling,低電壓差分信號)是一種低擺幅的差分信號技術(shù),它使得信號能在差分PCB線對或平衡電纜上以幾百M(fèi)bps的速率傳輸,其低壓幅和低電流驅(qū)動(dòng)輸出實(shí)現(xiàn)了低噪聲和低功耗。
LVDS信號不僅是差分信號,而且是高速數(shù)字信號。因此,對用來傳輸LVDS的PCB線對必須采取措施,以防止信號在媒質(zhì)終端發(fā)生反射,同時(shí)應(yīng)減少電磁干擾以保證信號的完整性。在PCB布線時(shí)需要注意的一些問題如下。
(1)采用多層板結(jié)構(gòu)形式,由于LVDS信號屬于高速信號,故與其相鄰的層應(yīng)為地層,且應(yīng)對LVDS信號進(jìn)行屏蔽以防止干擾。對于密度不是很大的板子,在物理空間條件允許的情況下,最好將LVDS信號與其他信號分別入在不同的層。
(2)控制傳輸線阻抗,各類差分線的阻抗要求是不同的,根據(jù)設(shè)計(jì)要求,通過阻抗計(jì)軟件算出差分阻抗和對應(yīng)的線寬間距,并設(shè)置到約束管理器。差分線通過互相耦合來減少共模干擾,在條件許可的情況下要盡可能平行布線,兩根線中間不能有過孔或其他信號。差分對需要嚴(yán)格控制相位,所以對內(nèi)需要嚴(yán)格控制等長。
(3)遵守緊耦合的原則,當(dāng)兩條差分信號線距離很近時(shí),電流傳輸方向相反,其磁場相互抵消,電場相互耦合,電磁輻射也要小得多。為減少損耗,高速差分線換層時(shí)可以在換層孔的附近添加地過孔。
(4)走線盡可能地短而直,信號的輻射強(qiáng)度是和信號線的走線長度成正比的,高頻的信號引線越長,它就越容易耦合到靠近它的元器件上去。所以對諸如信號的時(shí)鐘、晶振、DDR的數(shù)據(jù)、LVDS線、USB線、HDMI線等高頻信號線都是要求盡可能的走線越短越好。避免出現(xiàn)太多的拐彎,高頻電路布線的引線最好采用全直線,需要轉(zhuǎn)折,拐彎處盡量用45ᵒ或弧線,避免90ᵒ拐彎;這種要求在低頻電路中僅僅用于提高銅箔的固著強(qiáng)度,而在高頻中,滿足這一要卻可以減少高頻信號對外的發(fā)身和相互間的耦合。應(yīng)盡量減少布線中的過孔數(shù)和其他會(huì)引起線路不連續(xù)性的因素。
(5)不同差分線對之間的間距不能太小,LVDS對走線方式選擇沒有限制,微帶線和帶狀線均可,但是必須注意要有良好的參考平面。不同差分線對之間的間距不能太小,至少應(yīng)大于3~5位的差分線間距。必要時(shí)可在不同差分線以對之間加地孔隔離以防止相互間的串?dāng)_。
(6)LVDS信號遠(yuǎn)離其他信號,對LVDS信號和其他信號,如TTL信呈,最好使用不同的走線層。如果因?yàn)樵O(shè)計(jì)限制必須使用同一層走線時(shí),LVDS走線和TTL走線的距離應(yīng)該足夠遠(yuǎn),至少應(yīng)大于3~5位的差分線間距。
(7)LVDS差分信號不可以跨平面分割,盡管兩根差分信號互為回流路徑,跨平面分割不會(huì)割斷信號的回流,但是跨平面分割分的傳輸線會(huì)因?yàn)槿鄙賲⒖计矫娑鴮?dǎo)致阻抗不連續(xù)。
(8)接收端的匹配電阻要盡量靠近接收引腳,距離要盡量短,接線距離也要盡可能的短。
(9)控制匹配電阻的精度,使用終端匹配電阻可實(shí)現(xiàn)對差分傳輸線的匹配,其阻值一般在90~130Ω之間。電路也需要用此終端匹配電阻來產(chǎn)生正常工作的差分電壓。對于點(diǎn)對點(diǎn)的拓?fù),走線的阻抗通?刂圃100Ω,但匹配電阻可以根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行調(diào)整。
(10)未使用的引腳處理,所有未使用的LVDS接收器輸入引腳懸空,所有未使用的LVDS和TTL輸出引腳懸空,所有未使用的TTL發(fā)送/驅(qū)動(dòng)器輸入和控制/使能引腳接電源或地。
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