差分线对在高速PCB设计中的应用

合集下载

高速电路设计中,走线的等长、关键信号的阻抗控制、差分走线的设置 -- infohunter...(转载)

高速电路设计中,走线的等长、关键信号的阻抗控制、差分走线的设置 -- infohunter...(转载)

摘要:本文首先简述了高性能ARM9微处理器EP9315集成的外设接口及硬件结构框架,提出了当前高速电路设计中的问题;然后,详细介绍了利用Allegro实现嵌入式系统中SDRAM和IDE总线接口的电路设计;最后以Cirrus Logic公司的CS8952为例,阐述了物理层接口芯片的布线准则及其在Allegro中的实现。

关键词:嵌入式系统; Allegro;等长;差分对;阻抗控制引言随着嵌入式微处理器主频的不断提高,信号的传输处理速度越来越快,当系统时钟频率达到100 MHZ以上,传统的电路设计方法和软件已无法满足高速电路设计的要求。

在高速电路设计中,走线的等长、关键信号的阻抗控制、差分走线的设置等越来越重要。

笔者所在的武汉华中科技大学与武汉中科院岩土力学所智能仪器室合作,以ARM9微处理器EP9315为核心的嵌入式系统完成工程检测仪的开发。

其中在该嵌入式系统硬件电路设计中的SDRAM和IDE等长走线、关键信号的阻抗控制和差分走线是本文的重点,同时以cirrus logic公司的网络物理层接口芯片cs8952为例详细介绍了网络部分的硬件电路设计,为同类高速硬件电路设计提供了一种可借鉴的方法。

2 硬件平台2.1 主要芯片本设计采用的嵌入式微处理器是Cirrus Logic公司2004年7月推出的EP93XX系列中的高端产品EP9315。

该微处理器是高度集成的片上系统处理器,拥有200兆赫工作频率的ARM920T内核,它具有ARM920T内核所有的优异性能,其中丰富的集成外设接口包括PCMCIA、接口图形加速器、可接两组设备的EIDE、1/10/100Mbps以太网MAC、3个2.0全速HOST USB、专用SDRAM通道的LCD接口、触摸屏接口、SPI串行外设接口、AC97接口、6通道I2S接口和8*8键盘扫描接口,并且支持4组32位SDRAM的无缝连接等。

主芯片丰富的外设接口大大简化了系统硬件电路,除了网络控制部分配合使用Cirrus Logic 公司的100Base-X/10Base-T物理层(PHY)接口芯片CS8952外,其他功能模块无需增加额外的控制芯片。

差分线对在高速PCB设计中的应用

差分线对在高速PCB设计中的应用
第1卷 3
21年11 01 第 月期
毓曦黎待 庭熟
V13N. 01 o . 1
Jn 0 1 a .2 1
d i O3 6  ̄i n1 6 - 7 52 1 .10 8 o: .9 9 .s .5 3 4 9 . 10 .0 l s 0
差 分 线 对 在 高 速 P B 计 中 的应 用 C设
率要 求 的提 高 ,信号 的差 分 传输 方 式必 将 得 到越
来 越广 泛 的应用 。
1 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 号 完 整 性
信号 完整 性 主要 研究 在 互连 线 与数 字 信号 的
电 压 电 流 波 形 相 互 作 用 时 , 其 电 气 特 性 对 产 品 性
能的影 响 。
当P B 上 的众 多 数 字信 号 同步进 行 切换 时 C 板 f P 如C U的数 据 总线 、地 址 总线 等 ) 由于 电源 线 ,
收 稿 日期 : 0 0 0 — 8 2 1— 7 2
W W e d .n 2 1 . 电 子 元 器 件 主 硐 2 W . a 0 11 c c 3
第 1卷 3
第1 期
电 手 元 器 件 壶 用
Elcr n cCo e to i mpo e t& De i eAp lc to nn v c p ia ins

的效应 ,都可 能 与 四类 特 定 噪声源 有 关 :一是 单 网络 的信号 完 整性 ;二 是两 个或 多个 网络 问 的 串扰 :三 是 电源 和地分 布 中 的轨道 塌 陷 ;四是 来
(S )和 电 磁 兼 容 性 fMI。 SN E ) 延 迟 是 指 信 号 在 P B 的 导 线 上 以 有 限 的 速 C 板

差分对与PCB过孔的关系

差分对与PCB过孔的关系

差分对:你需要了解的与过孔有关的四件事在一个高速印刷电路板(PCB)中,通孔在降低信号完整性性能方面一直饱受诟病。

然而,过孔的使用是不可避免的。

在标准的电路板上,元器件被放置在顶层,而差分对的走线在内层。

内层的电磁辐射和对与对之间的串扰较低。

必须使用过孔将电路板平面上的组件与内层相连。

幸运的是,可设计出一种透明的过孔来最大限度地减少对性能的影响。

1. 过孔结构的基础知识让我们从检查简单过孔中将顶部传输线与内层相连的元件开始。

图1是显示过孔结构的3D图。

有四个基本元件:信号过孔、过孔残桩、过孔焊盘和隔离盘。

过孔是镀在电路板顶层与底层之间的通孔外的金属圆柱体。

信号过孔连接不同层上的传输线。

过孔残桩是过孔上未使用的部分。

过孔焊盘是圆环状垫片,它们将过孔连接至顶部或内部传输线。

隔离盘是每个电源或接地层内的环形空隙,以防止到电源和接地层的短路。

图1:单个过孔的3D图2. 过孔元件的电气属性如表格1所示,我们来仔细看一看每个过孔元件的电气属性。

表1:图1中显示的过孔元件的电气属性一个简单过孔是一系列的π型网络,它由两个相邻层内构成的电容-电感-电容(C-L-C)元件组成。

表格2显示的是过孔尺寸的影响。

表2:过孔尺寸的直观影响通过平衡电感与寄生电容的大小,可以设计出与传输线具有相同特性阻抗的过孔,从而变得不会对电路板运行产生特别的影响。

还没有简单的公式可以在过孔尺寸与C和L元件之间进行转换。

3D电磁(EM)场解算程序可以根据PCB布局布线中使用的尺寸来预测结构阻抗。

通过重复调整结构尺寸和运行3D仿真,可优化过孔尺寸,来实现所需阻抗和带宽要求。

3. 设计一个透明的差分过孔我们曾在之前的帖子中讨论过,在实现差分对时,线路A与线路B之间必须高度对称。

这些对在同一层内走线,如果需要一个过孔,必须在两条线路的临近位置上打孔。

由于差分对的两个过孔距离很近,两个过孔共用的一个椭圆形隔离盘能够减少寄生电容,而不是使用两个单独的隔离盘。

差分线最在高速PCB设计中的应用

差分线最在高速PCB设计中的应用

差分线最在高速PCB设计中的应用差分线是高速PCB设计中常用的一种设计技术,可以有效地减少信号传输中的串扰和损耗,提高信号质量和系统性能。

差分线广泛应用于高速总线、存储器、CPU、高频信号传输等领域。

本文将从差分线的概念、原理、设计要点以及在高速PCB设计中的应用等方面进行介绍。

一、差分线的概念和原理差分线是指两根位于同一层或不同层的线对,其中一根为正线(P 线),另一根为负线(N线)。

正线和负线的波形是对称的,当正线上有电流流过时,负线也有相等大小的电流流过,但电流的方向相反。

差分线之间采用微分方式传输信号,将信号的变化转换为电流的变化,通过差分放大电路来恢复和解码。

差分线的原理在于利用两根线间的串扰来抵消外界噪声和抗干扰能力更强。

差分线信号传输时,P线和N线之间的距离应尽可能相等,长度匹配要求较高,以避免由于不匹配引起的时延不一致。

同时,还需要保证差分线之间的差异阻抗匹配,以降低末端反射和信号失真。

二、差分线设计的要点1.差分线宽度:影响差分线的传输特性和阻抗值,一般差分线宽度要比单端线宽度更宽,以确保达到所需的阻抗匹配。

2.差分线间距:差分线间距要尽可能大,以避免相互串扰,一般要求至少为线宽的3倍。

3.差分线的层间穿越方式:如果P线和N线在同一层布线,需要采用复合线的形式,在布线时注意交替覆盖,避免交叉。

如果P线和N线在不同层布线,则需要通过仿真和分析来确定层间穿越方式,以保证信号完整性。

4.差分线的末端匹配:差分线的末端需要进行匹配,一般可以通过串联电阻或者电流源来实现。

1.高速总线:在高速总线设计中,差分线广泛应用于处理器和存储器之间的数据传输。

如DDR、PCI Express等。

差分线能够提高传输速率、降低功耗、减少串扰和噪声干扰,提高总线的稳定性和可靠性。

2.CPU设计:差分线在CPU的布局中也有重要的应用,主要用于处理器和芯片组之间的高速数据传输。

差分线可以提供更高的数据传输速率和抗干扰能力,从而提高CPU的性能和稳定性。

高速设计之差分走线

高速设计之差分走线

高速设计之差分走线在进行高速电路设计时,经常会遇到差分对的走线设计,这主要源于差分走线的如下优势:1、抗干扰能力强,接收端只关心两信号差值,外界的共模噪声可完全抵消(对内干扰)。

2、有效抑制EMI,由于两信号线极性相反,通过耦合,对外界的辐射干扰可相互抵消(对外干扰)。

3、时序定位准确,等等。

当然,很多人对差分走线也存在不少误区,常见的如下:1、认为差分信号不需要地平面作为回流路径,或者认为差分走线彼此为对方提供回流路径。

2、认为保持等距比匹配线长更重要。

3、认为差分走线一定要靠得很近。

下面就谈一下个人在这方面的学习心得。

1、信号回流如上图所示,A、B是一个高速信号的差分对,A对应的回流为C,B对应的回流为D。

A 和B的电流大小相等,方向相反,同理C和D也是如此。

当差分信号A、B之间的距离足够近的情况下,C、D也是足够的近,那么由于C、D大小相等,方向相反,所以流过回流平面的电流为0,也就是说,A和B的回流不依赖于回流平面,而是差分线之间实现回流。

当然前提条件是C、D足够近,但是,在实际的应用中,只能实现大部分的电流在差分线之间回流,还是有一部分的回流是经过回流平面的。

因此,在进行差分走线时,回流平面还是要保证完整,否则容易出问题。

2、强耦合与弱耦合通常,如果差分线之间的距离很近,回流基本上是经过差分线之间,而很少通过回流平面,那么称之为强耦合;否则称之为弱耦合。

可以说强耦合对回流平面依赖比较低,而弱耦合对回流平面依赖比较高。

那么是不是设计的时候把差分线设计成越近越好呢,也不完全是这样,因为在实际的PCB设计过程中,为了确保差分线的等长,经常需要把其中的一根线拐弯打折,这样,对于强耦合来说,阻抗变化的影响就比较大,而对于弱耦合来说,阻抗变化就比较小,此时弱耦合就比较有优势了。

3、等长问题讲到差分线,肯定会有等长的要求,那么一个差分线之间的等长应该控制到什么程度就比较合理呢,完全等长做不到,也不必要。

PADSPCB功能使用技巧系列——如何走差分线

PADSPCB功能使用技巧系列——如何走差分线

PADSPCB功能使用技巧系列——如何走差分线差分信号传输在高速PCB设计中被广泛应用,它可以减少信号线的干扰和损耗,提高信号传输的质量和稳定性。

在设计差分线时,需要注意一些技巧和原则,以确保信号的完整性和可靠性。

本文将介绍如何在PADSPCB中走差分线的一些功能使用技巧。

1.设置差分规则
3.调整差分层
在差分信号传输中,选择合适的差分层是非常重要的。

一般来说,差分信号线应尽量避免与其他信号线或地平面层重叠,以减少干扰和损耗。

在 PADS PCB 中,可以通过 Layers-Assign Layers 来调整差分层。

确保差分线在 PCB 中能够有足够的空间和隔离,以保证信号的完整性。

4.使用差分双走道
5.配置差分过孔
对于差分信号线,还需要正确配置过孔以确保信号的传输质量。

在PADS PCB 中,可以通过 Design-Rules-Edit 来设置差分过孔规则。

根据设计要求,设置合适的过孔规则,如过孔大小、间距、连接方式等。

合理配置差分过孔可以进一步提高信号的稳定性和可靠性。

6.进行差分线长度匹配。

差分线对与其它信号的距离干扰

差分线对与其它信号的距离干扰

差分线对与其它信号的距离干扰控制差分线对和其它信号间的距离,可以有效减少其它信号对差分线对的干扰和抑制EMI。

我们知道,电磁场能量是随着距离平方递减的,一般差分线对和其它信号间的距离大于差分线宽的4倍或差分线对间距的3倍(取其数值大者)以上时,它们之间的影响就极其微弱了,基本可以忽略。

公式如下:L>4w 且 L > 3d,其中,L:差分线对和其它信号间的距离;w:差分线的线宽;d:差分线对的线间距。

这里,其它信号包括其它差分线、单端线、信号平面等。

同时,差分线对和其参考平面边沿的距离也应按照上述方式进行计算,这样做的目的是保证两条差分线的对称性,减少共模噪声。

差分线对的端接给差分线对增加端接电阻是保证差分传输线阻抗匹配的一种有效方法。

终端匹配电阻的控制要根据不同的逻辑电平接口,来选择适当的电阻网络和负载并联,以达到阻抗匹配的目的。

目前最常用的差分信号有LVDS和LVPECL两种,下面就分别介绍这两种信号的端接方式。

(1)LVDS信号LVDS是一种低摆幅的差分信号技术,其传输速率一般在几百Mb/s以上[3]。

LVDS信号的驱动器由1个驱动差分线的电流源组成,通常电流为3.5 mA。

端接电阻一般只要跨接在正负两路信号的中间就可以了。

(2)LVPECL信号LVPECL电平信号也是适合高速传输的差分信号电平之一,其传输速率可达到1 Gb/s。

它的每一单路信号都有一个比信号驱动电压小2 V的直流电位,因此应用终端匹配时不能在正负两条差分线之间跨接电阻,而只能将每一路进行单端匹配。

要注意的是,随着微电子技术的发展,很多器件生产商已经可以把终端匹配电阻做到器件内部(在芯片手册上可以查到),以减少PCB设计者的工作。

此时就不能再进行端接了,否则反而会影响信号质量。

其它要注意的问题在进行差分线对的PCB设计时,还应注意以下问题:尽量减少使用过孔和其他一些引起阻抗不连续的因素;不要使用90°折线,可用圆弧或45°折线代替;必要时在不同差分线对之间加地平面隔离以防止相互问的串扰;不要只是保证走线总长度相等,而是尽量做到走线的每一段都相等(针对阻抗不连续点划分,如插座);如非必要,尽量不要在差分线上增加测试焊盘。

PCB布线的技巧及注意事项

PCB布线的技巧及注意事项

PCB布线的技巧及注意事项布线技巧:1.确定电路结构:在布线之前,需要先确定电路结构。

将电路分成模拟、数字和电源部分,然后分别布线。

这样可以减少干扰和交叉耦合。

2.分区布线:将电路分成不同的区域进行布线,每个区域都有自己的电源和地线。

这可以减少干扰和噪声,提高信号完整性。

3.高频和低频信号分离:将高频和低频信号分开布线,避免相互干扰。

可以通过设立地板隔离和电源隔离来降低电磁干扰。

4.绕规则:维持布线规则,如保持电流回路的闭合、尽量避免导线交叉、保持电线夹角90度等。

这样可以减少丢失信号和干扰。

5.简化布线:简化布线路径,尽量缩短导线长度。

短导线可以减少信号传输延迟,并提高电路稳定性。

6.差分线布线:对于高速信号和差分信号,应该采用差分线布线。

差分线布线可以减少信号的传输损耗和干扰。

7.用地平面:在PCB设计中,应该用地平面层绕过整个电路板。

地平面可以提供一个低阻抗回路,减少对地回路电流的干扰。

8.参考层对称布线:如果PCB板有多层,应该选择参考层对称布线。

参考层对称布线可以减少干扰,并提高信号完整性。

注意事项:1.信号/电源分离:要避免信号线与电源线共享同一层,以减少互相干扰。

2.减小射频干扰:布线时要特别注意射频信号传输的地方,采取屏蔽措施,如避免长线路、使用高频宽接地等。

3.避免过长接口线:如果接口线过长,则信号传输时间会增加,可能导致原始信号失真。

4.避免过短导线:过短的导线也可能引发一些问题,如噪声、串扰等。

通常导线长度至少应该为信号上升时间的三分之一5.接地技巧:为了减少地回路的电流噪声,应该尽量缩短接地回路路径,并通过增加地线来提高接地效果。

6.隔离高压部分:对于高压电路,应该采取隔离措施,避免对其他电路产生干扰和损坏。

7.注重信号完整性:对于高速和差分信号,应该特别注重信号完整性。

可以采用阻抗匹配和差分线布线等技术来提高信号传输的稳定性。

总结起来,PCB布线需要遵循一些基本原则,如简化布线、分区布线、差分线布线等,同时需要注意电源和信号的分离、射频干扰的减小等问题。

AD中关于差分线的设置和走线的方法

AD中关于差分线的设置和走线的方法

AD中关于差分线的设置和走线的方法差分线是一种用于传输高速信号的电路设计技术。

在高速信号传输中,信号会受到电磁干扰和信号损耗的影响,差分线技术能够有效地减小这些干扰和损耗,并提高信号传输的可靠性。

下面,我将详细介绍AD中关于差分线的设置和走线的方法。

一、差分线的设置:1.差分线的长度匹配:差分信号的传输速率越高,其对线路长度匹配的要求就越高。

在AD 中,可以通过Signal Integrity模块来进行差分线的长度匹配。

首先,在PCB设计阶段,可以根据差分线的长度和传输速率进行合理的走线规划,以确保差分信号在传输过程中能够同步到达。

其次,可以通过Signal Integrity模块中的差分线长度匹配功能,自动调整差分线的长度,以满足设计的要求。

2.差分阻抗的控制:差分线的阻抗匹配对于有效地传输差分信号至关重要。

在AD中,可以通过布局阶段中的差分线约束规则来设置差分线的阻抗。

首先,在布局阶段,可以通过选择合适的宽度和间距来控制差分线的阻抗值。

然后,在走线阶段,可以使用差分线走线规则来确保差分线的宽度和间距满足设计要求。

二、差分线的走线方法:1.差分线的走向选择:在AD中,可以通过走线规则和信号完整性分析来选择差分线的走向。

首先,在布局阶段,可以根据芯片引脚的布置情况和信号传输路径来确定差分线的走线方向。

其次,在走线阶段,可以使用规则驱动的走线方法,根据差分线的长度和布局情况来选择最佳的走线路径。

2.保持差分线的对称性:在设计中,差分线的对称性对于减小信号的不对称失配和减小共模噪声的影响非常重要。

因此,在走线过程中,应尽量保持差分线的对称性,包括差分线的宽度、间距和走线路径的相对位置等方面。

可以通过AD中的规则驱动走线功能和信号完整性分析,自动调整差分线的走线路径,以达到最佳的对称性。

3.避免与其他信号线的干扰:差分线的走线过程中,还应避免与其他信号线的干扰。

干扰可能包括电磁辐射、互电感和互电容等因素。

差分对与PCB过孔的关系

差分对与PCB过孔的关系

差分对:你需要了解的与过孔有关的四件事在一个高速印刷电路板(PCB)中,通孔在降低信号完整性性能方面一直饱受诟病。

然而,过孔的使用是不可避免的。

在标准的电路板上,元器件被放置在顶层,而差分对的走线在内层.内层的电磁辐射和对与对之间的串扰较低。

必须使用过孔将电路板平面上的组件与内层相连。

幸运的是,可设计出一种透明的过孔来最大限度地减少对性能的影响。

1。

过孔结构的基础知识让我们从检查简单过孔中将顶部传输线与内层相连的元件开始。

图1是显示过孔结构的3D图。

有四个基本元件:信号过孔、过孔残桩、过孔焊盘和隔离盘。

过孔是镀在电路板顶层与底层之间的通孔外的金属圆柱体。

信号过孔连接不同层上的传输线。

过孔残桩是过孔上未使用的部分.过孔焊盘是圆环状垫片,它们将过孔连接至顶部或内部传输线.隔离盘是每个电源或接地层内的环形空隙,以防止到电源和接地层的短路。

图1:单个过孔的3D图2。

过孔元件的电气属性如表格1所示,我们来仔细看一看每个过孔元件的电气属性。

表1:图1中显示的过孔元件的电气属性一个简单过孔是一系列的π型网络,它由两个相邻层内构成的电容—电感—电容(C—L-C)元件组成。

表格2显示的是过孔尺寸的影响。

表2:过孔尺寸的直观影响通过平衡电感与寄生电容的大小,可以设计出与传输线具有相同特性阻抗的过孔,从而变得不会对电路板运行产生特别的影响。

还没有简单的公式可以在过孔尺寸与C和L元件之间进行转换。

3D电磁(EM)场解算程序可以根据PCB布局布线中使用的尺寸来预测结构阻抗.通过重复调整结构尺寸和运行3D仿真,可优化过孔尺寸,来实现所需阻抗和带宽要求。

3. 设计一个透明的差分过孔我们曾在之前的帖子中讨论过,在实现差分对时,线路A与线路B之间必须高度对称。

这些对在同一层内走线,如果需要一个过孔,必须在两条线路的临近位置上打孔。

由于差分对的两个过孔距离很近,两个过孔共用的一个椭圆形隔离盘能够减少寄生电容,而不是使用两个单独的隔离盘.接地过孔也被放置在每个过孔的旁边,这样的话,它们就能够为A和B过孔提供接地返回路径。

PCB设计高速信号走线的九种规则

PCB设计高速信号走线的九种规则

PCB设计高速信号走线的九种规则1.高速信号走线规则一:保持信号路径短。

信号路径越短,信号传输的延迟越小,干扰和信号衰减的可能性也就越小。

因此,要将高速信号尽可能地在PCB板上靠近彼此地布线。

2.高速信号走线规则二:保持差分信号路径等长。

差分信号是一对相位反向、幅度相等的信号,在高速信号传输中使用较多,通常用于减小干扰和提高传输性能。

为了保持差分信号的平衡,需要使两条差分信号的路径尽可能等长。

3.高速信号走线规则三:保持高速信号路径和地路径并行。

高速信号和地路径的平行布线可以减小信号引起的电磁辐射和接地电压的变化。

因此,高速信号走线时要尽可能与地路径并行,避免交叉和走线交错。

4.高速信号走线规则四:避免信号走线在验证域的边界上。

验证域是指高速信号传输的有效区域。

将信号走线远离验证域的边界,可以降低信号的反射和干扰,提高传输性能。

5.高速信号走线规则五:保持信号走线与平面垂直。

信号走线与地平面垂直布线可以减小信号与地平面的耦合,减少传输中的干扰和信号衰减。

所以,信号走线时应尽量与地平面垂直。

6.高速信号走线规则六:保持信号走线有足够的间距。

高速信号走线之间需要有足够的间距,以减小信号之间的串扰和干扰。

一般来说,走线间距应根据信号频率和走线长度进行选择。

7.高速信号走线规则七:避免锐角弯曲。

锐角弯曲会导致信号的反射和干扰,影响传输性能。

因此,在高速信号走线时应避免使用锐角弯曲,应选择圆弧或平滑的曲线。

8.高速信号走线规则八:避免信号走线在波峰和波谷处交叉。

信号走线在波峰和波谷处交叉会导致信号间的干扰和串扰,影响传输性能。

所以,在高速信号走线时要避免这种情况的发生。

9.高速信号走线规则九:使用合适的信号层。

选择合适的信号层可以改善高速信号的传输性能。

通常情况下,内层信号层是最佳选择,因为内层信号层可以提供更好的屏蔽和隔离效果。

同时,还应考虑信号层之间的层间间距和层间结构,以减小信号的耦合和干扰。

总之,在PCB设计中,遵循这些高速信号走线规则可以提高高速信号的传输性能和可靠性,减小信号的干扰和衰减。

PADS PCB功能使用技巧系列 —— 如何走差分线

PADS PCB功能使用技巧系列 —— 如何走差分线

PADS PCB功能使用技巧系列——如何走差分线差分信号在高速电路设计中应用越来越广泛,如USB、HDMI、PCI、DDR*等,承载差分信号的差分线主要优势有:抗干扰能力强,能有效抑制EMI、时序定位精确等,对于PCB工程师来说,最关注的是如何确保在实际走线中能完全发挥差分线的这些优势。

(1)定义差分对信号:在Router中,同时选定需要走差分线的网络(Net),右击后选择Make Differential Net,如下图所示。

(2)打开项目浏览器Project Explorer窗口,展开Net Objects树形列表下的Differential Pairs项,刚刚定义的差分对DM<->DP就在这里,选定该差分对后右击选择Properties,如下图所示。

(3)在弹出的对话框中,可设置相应的线宽及线距,此处分别设置为8与6(8:8:6)。

点击OK,即完成差分对的定义。

线宽及线距影响差分线的阻抗,其值可由Polar SI8000软件粗略估算一下,如下图所示,对于阻抗要求高的可与PCB厂家沟通确定。

(4)选择其中的一个引脚,按F3或单击工具栏上图标,即可开始差分对布线(与常规布线一致),如下图所示。

(5)在终端处需要分开布线,右击后选择弹出菜单中的Route Separately,如下图所示。

(6)按如上操作后,按常规走线完成即可,如下图所示。

至此已经完成了差分线的走线,有些读者可能会见过一些如DDR*的板子,差分线也走了蛇形线,其实将PADS PCB功能使用技巧(NO.001与NO.002)两个结合起来是很容易做到的,这里就不赘述了。

Pads差分走线在高速设计中你可以使用到差分走线进行设计。

要进行差分走线一定要了解相关的功能术语。

差分走线的目的是将差分信号的走线同时从源管脚(Source pins)走出,绕过障碍物并同时进行被控间距的走线。

将两根信号走到一个相同点(称为集合点Gathering Point),即差分走线的起始点,从源管脚到集合点这部分走线我们称之为开始区域(Start Zone)。

解密PCB设计中如何获得最佳差分信号结果

解密PCB设计中如何获得最佳差分信号结果

解密PCB设计中如何获得最佳差分信号结果在高速数字电路设计过程中,工程师采取了各种措施来解决信号完整性问题,利用差分线传输高速数字信号的方法就是其中之一。

在PCB中的差分线是耦合带状线或耦合微带线,信号在上面传输时是奇模传输方式,因此差分信号具有抗干扰性强,易匹配等优点。

随着人们对数字电路的信息传输速率要求的提高,信号的差分传输方式得到越来越广泛的应用。

差分线对的工作原理是使接收到的信号等于两个互补并且彼此互为参考的信号之间的差值,因此可以极大地降低信号的电气噪声效应。

而单端信号的工作原理是接收信号等于信号与电源或地之间的差值,因此信号或电源系统上的噪声不能被有效抵消。

这就是差分信号对高速信号如此有效的原因,也是它用于快速串行总线和双倍数据率存储器的原因。

在差分线对中,正负两边都必须始终在相同的环境下沿着传输路径传送。

正负两边必须紧靠在一起,以使正负信号经由这些信号上相应点的电磁场而彼此耦合。

差分线对是对称的,因此它们的环境也必须对称。

当然,完美的对称是不可能实现的,因为至少存在着尺寸公差。

但设计师如果遵循一些基本规则还是可以获得接近理想的最佳差分信号结果。

解决建议确保信号同一时间出现在每条线路的同一点上。

要使走线的各段等长,如图中相同的字母表示的那样。

如果差分线对带有串联端接电阻或共模滤波器,那么这些器件到差分驱动器正负两端引脚的连接距离应该是相等的。

最好按点到点布线,在任何情况下都要让分支线或支路 (图中的C)保持在0.6Tr英寸以内,这里Tr指驱动器输出上升时间。

图中的A和E要尽可能使用相同的长度限制规则。

采用现场解决工具(field solver)设计走线间隔,这样可以方便地获得偶模和奇模阻抗值。

50欧姆的电路板并不意味着偶模、奇模或差分特征阻抗也是50欧姆。

如果为了终止某个差分信号而将它端接到地或参考电压,就应考虑应害噪声着杂环境的影响被奇模阻抗。

还应考虑端接偶模或共模(偶模值的一半)以终止有害噪声。

差分信号PCB规则

差分信号PCB规则

什么是差分信号?一个差分信号是用一个数值来表示两个物理量之间的差异。

从严格意义上来讲,所有电压信号都是差分的,因为一个电压只能是相对于另一个电压而言的。

在某些系统里,系统'地'被用作电压基准点。

当'地'当作电压测量基准时,这种信号规划被称之为单端的。

我们使用该术语是因为信号是用单个导体上的电压来表示的。

另一方面,一个差分信号作用在两个导体上。

信号值是两个导体间的电压差。

尽管不是非常必要,这两个电压的平均值还是会经常保持一致。

我们用一个方法对差分信号做一下比喻,差分信号就好比是跷跷板上的两个人,当一个人被跷上去的时候,另一个人被跷下来了- 但是他们的平均位置是不变的。

继续跷跷板的类推,正值可以表示左边的人比右边的人高,而负值表示右边的人比左边的人高。

0 表示两个人都是同一水平。

图1 用跷跷板表示的差分信号应用到电学上,这两个跷跷板用一对标识为V+和V-的导线来表示。

当V+>V-时,信号定义成正极信号,当V+<V-时,信号定义成负极信号。

图2 差分信号波形和单端等价图2 差分对围绕摆动的平均电压设置成2.5V。

当该对的每个信号都限制成0-5V 振幅时,偏移该差分对会提供一个信号摆动的最大范围。

当用单一5V 电源操作时,经常就会出现这种情况。

当不采用单端信号而采取差分信号方案时,我们用一对导线来替代单根导线,增加了任何相关接口电路的复杂性。

那么差分信号提供了什么样的有形益处,才能证明复杂性和成本的增加是值得的呢?差分信号的第一个好处是,因为你在控制'基准'电压,所以能够很容易地识别小信号。

在一个地做基准,单端信号方案的系统里,测量信号的精确值依赖系统内'地'的一致性。

信号源和信号接收器距离越远,他们局部地的电压值之间有差异的可能性就越大。

从差分信号恢复的信号值在很大程度上与'地'的精确值无关,而在某一范围内。

差分信号的第二个主要好处是,它对外部电磁干扰(EMI)是高度免疫的。

差分线对在高速PCB设计中的应用

差分线对在高速PCB设计中的应用

差分线对在高速PCB设计中的应用时间:2007-04-28 来源: 作者:王延辉谢锘点击:3269 字体大小:【大中小】摘要:在高速数字电路设计过程中,工程师采取了各种措施来解决信号完整性问题,利用差分线传输高速数字信号的方法就是其中之一。

在PCB中的差分线是耦合带状线或耦合微带线,信号在上面传输时是奇模传输方式,因此差分信号具有抗干扰性强,易匹配等优点。

随着人们对数字电路的信息传输速率要求的提高,信号的差分传输方式必将得到越来越广泛的应用。

1 用差分线传输数字信号如何在高速系统设计中考虑信号完整性的因素,并采取有效的控制措施,已成为当今国内外系统设计工程师和PCB设计业界的一个热门课题。

利用差分线传输数字信号就是高速数字电路中控制破坏信号完整性因素的一项有效措施。

在印刷电路板上的差分线,等效于工作在准TEM模的差分的微波集成传输线对,其中,位于PCB顶层或底层的差分线等效于耦合微带线;位于多层PCB的内层的差分线,正负两路信号在同一层的,等效于侧边耦合带状线,正负两路在相邻层的,等效于宽边耦合带状线。

数字信号在差分线上传输时是奇模传输方式,即正负两路信号的相位相差180°,而噪声以共模的方式在一对差分线上耦合出现,在接受器中正负两路的电压(或电流)相减,从而可以获得信号,消除共模噪声。

而差分线对的低压幅或电流驱动输出实现了高速集成功耗的要求。

2 差分线的阻抗匹配差分线是分布参数系统,因此在设计PCB时必须进行阻抗匹配,否则信号将会在阻抗不连续的地方发生反射,信号反射在数字波形上主要表现为上冲、下冲和振铃现象。

式(1)是一个信号的上升沿(幅度为E G)从驱动端经过差分传输线到接收端的频率响应:其中信号源的电动势为E G,内阻抗为:Z G,负载阻抗为Z L;Hl(ω)为传输线的系统函数;ΓL和ΓG分别是信号接收端和信号驱动端的反射系数,由以下两式表示:由式(1)可以看出,传输线上的电压是由从信号源向负载传输的入射波和从负载向信号源传输的反射波的叠加。

PCB设计中的差分信号布线技巧

PCB设计中的差分信号布线技巧

PCB设计中的差分信号布线技巧在PCB设计中,差分信号布线是非常重要的一步,尤其是对于高速信号传输的电路而言。

差分信号传输可以减少串扰和噪音,提高信号的稳定性和抗干扰能力。

因此,合理布线差分信号对于整个电路的性能起到至关重要的作用。

在实际的PCB设计过程中,有一些技巧可以帮助工程师更好地进行差分信号布线。

首先,差分信号的布线应尽量保持对称。

差分信号通常由一个正向信号和一个反向信号组成,它们需要在PCB上同时传输。

因此,在布线过程中,要尽量保持这两条信号的路线对称,减少它们之间的不匹配,防止出现相位失调。

这样可以确保差分信号传输的稳定性和可靠性。

其次,控制差分信号的长度匹配。

在高速传输中,由于信号是以电磁波形式传播的,信号线的长度差异会导致信号到达终点的时间不同,从而造成相位失调和信号失真。

因此,布线差分信号时,要尽量保持两条信号线的长度相同,可以通过采用匹配的布线方式或者使用长度调整器件来实现长度匹配。

此外,差分信号的布线需要避免与其他信号线交叉。

信号线之间的交叉会导致串扰和干扰,影响信号的传输质量。

尤其是差分信号不应与高速数字信号或电源线交叉,这样容易导致信号失真。

因此,在布线时要尽量避免差分信号与其他信号线的交叉,可以采用分层布线或增加地线层等方法来减少信号之间的干扰。

另外,要注意差分信号的引脚布局。

正确的引脚布局可以减少差分信号的串扰和干扰,提高信号的传输质量。

在PCB设计中,通常推荐将差分信号的引脚布置在一起,并尽量减少信号线的弯曲。

这样可以有效地减少信号的传输路径,提高信号的传输速度和稳定性。

最后,对于高速差分信号的设计,在布线时还需要考虑信号线的阻抗匹配。

信号线的阻抗匹配是为了减少信号的反射和波纹,提高信号传输的质量。

其中,差分信号需要保持一致的阻抗,可以通过控制信号线的宽度和间距来实现阻抗匹配。

综上所述,差分信号布线是PCB设计中的关键环节之一。

通过合理布线差分信号,可以提高电路的性能和稳定性。

PCB布线的直角走线、差分走线和蛇形线基础理论

PCB布线的直角走线、差分走线和蛇形线基础理论

PCB 布线的直角走线、差分走线和蛇形线基础理论2009-04-20 10:52布线(Layout)是PCB设计工程师最基本的工作技能之一。

走线的好坏将直接影响到整个系统的性能,大多数高速的设计理论也要最终经过 Layout 得以实现并验证,由此可见,布线在高速 PCB 设计中是至关重要的。

下面将针对实际布线中可能遇到的一些情况,分析其合理性,并给出一些比较优化的走线策略。

主要从直角走线,差分走线,蛇形线等三个方面来阐述。

1. 直角走线直角走线一般是PCB布线中要求尽量避免的情况,也几乎成为衡量布线好坏的标准之一,那么直角走线究竟会对信号传输产生多大的影响呢?从原理上说,直角走线会使传输线的线宽发生变化,造成阻抗的不连续。

其实不光是直角走线,顿角,锐角走线都可能会造成阻抗变化的情况。

直角走线的对信号的影响就是主要体现在三个方面:一是拐角可以等效为传输线上的容性负载,减缓上升时间;二是阻抗不连续会造成信号的反射;三是直角尖端产生的EMI。

传输线的直角带来的寄生电容可以由下面这个经验公式来计算:C=61W(Er)[size=1]1/2[/size]/Z0在上式中,C 就是指拐角的等效电容(单位:pF),W指走线的宽度(单位:inch),εr指介质的介电常数,Z0就是传输线的特征阻抗。

举个例子,对于一个4Mils的50欧姆传输线(εr为4.3)来说,一个直角带来的电容量大概为0.0101pF,进而可以估算由此引起的上升时间变化量:T10-90%=2.2*C*Z0/2 = 2.2*0.0101*50/2 = 0.556ps通过计算可以看出,直角走线带来的电容效应是极其微小的。

由于直角走线的线宽增加,该处的阻抗将减小,于是会产生一定的信号反射现象,我们可以根据传输线章节中提到的阻抗计算公式来算出线宽增加后的等效阻抗,然后根据经验公式计算反射系数:ρ=(Zs-Z0)/(Zs+Z0)一般直角走线导致的阻抗变化在7%-20%之间,因而反射系数最大为0.1左右。

allegro差分对布线规则中的每个参数的意思

allegro差分对布线规则中的每个参数的意思

allegro差分对布线规则中的每个参数的意思Allegro是一款广泛应用于电子设计自动化(EDA)领域的PCB设计软件,其强大的差分对布线功能在高速信号设计中尤为突出。

在使用Allegro进行差分对布线时,需要遵循一定的规则,并设置多个参数以确保信号完整性。

本文将对这些参数进行详细解析,以帮助读者更好地理解其意义。

一、差分对布线规则参数概述在Allegro中,差分对布线规则主要包括以下参数:1.差分对名称(Diff Pair Name)2.差分对层(Diff Pair Layer)3.差分对间距(Diff Pair Spacing)4.差分对宽度(Diff Pair Width)5.差分对长度匹配(Diff Pair Length Match)6.差分对阻抗(Diff Pair Impedance)二、各参数意义解析1.差分对名称(Diff Pair Name)差分对名称用于标识差分对,方便在布线过程中对其进行识别和管理。

差分对名称应具有一定的意义,便于理解。

2.差分对层(Diff Pair Layer)差分对层用于指定差分对所在的布线层。

通常情况下,差分对应在同一层进行布线,以减小层间耦合对信号完整性的影响。

3.差分对间距(Diff Pair Spacing)差分对间距是指差分对两个信号线之间的距离。

合适的间距有助于减小信号线之间的相互干扰,提高信号完整性。

通常,差分对间距应大于等于两倍线宽。

4.差分对宽度(Diff Pair Width)差分对宽度是指差分对两个信号线的宽度。

在高速信号设计中,差分对宽度对信号完整性有很大影响。

通常,差分对宽度应保持一致,以减小信号线之间的阻抗差异。

5.差分对长度匹配(Diff Pair Length Match)差分对长度匹配是指差分对两个信号线的长度差异。

在高速信号设计中,长度匹配对信号完整性至关重要。

为了减小信号延迟和相位差,应尽量使差分对两个信号线的长度相等。

九条高速PCB信号走线规则

九条高速PCB信号走线规则

九条高速PCB信号走线规则高速PCB设计是现代电子产品中非常重要的一环,它直接关系到整个电子产品的性能和可靠性。

九条高速PCB信号走线规则是国际上广泛采用的一种高速PCB设计指导原则。

以下将详细介绍九条高速PCB信号走线规则。

1.严格遵循走线规则:在进行高速PCB设计时,必须遵循一定的信号走线规则。

这些规则包括信号的最小走线宽度、最小间距、最小焊盘孔径等。

同时,还要注意信号走线的长度和路径,以确保信号传输的完整性。

2.差分信号走线:差分信号是一种特殊的信号传输方式,可以大大提高信号的抗干扰能力。

在高速PCB设计中,应该使用差分信号走线来传输高频信号。

差分信号的走线规则包括信号的差分对间距、对距离和走线长度等。

3.走线层次:在高速PCB设计中,应尽量采用多层PCB板。

多层PCB 板可以提供更好的信号屏蔽和隔离效果,减小信号互相干扰的可能性。

同时,多层PCB板还可以提供更多的信号层供走线,使得信号走线更加灵活方便。

4.电源和地线走线:电源和地线是高速PCB设计中非常重要的两类信号。

在进行电源和地线走线时,应该尽量减小其阻抗,提高其电流承载能力。

电源和地线应该尽量靠近各个元件,以减小信号传输的长度和路径,提高信号的稳定性和可靠性。

5.时钟信号走线:时钟信号是高速PCB设计中的关键信号,它直接影响整个系统的工作稳定性和准确性。

时钟信号走线应该尽量短,走线路径上不要有分支和环形结构。

另外,时钟信号的走线应该避免与其他信号走线交叉,以降低信号互相干扰的可能性。

6.阻抗控制:在高速PCB设计中,阻抗是一个非常重要的参数。

信号走线的阻抗应该能够适应信号的频率和传输速率,并且保持稳定不变。

为了控制阻抗,可以通过调整信号走线的宽度、间距和PCB板的材料来实现。

7.信号层次分离:在高速PCB设计中,不同频率的信号应该尽量分离在不同的信号层上。

这样可以降低信号之间的相互干扰,提高整个系统的性能。

同时,还可以采用不同的信号层去传输不同频率的信号,以提高整个系统的布局效果。

AD中关于差分线的设置和走线的方法

AD中关于差分线的设置和走线的方法

AD中关于差分线的设置和走线的方法在模拟电路设计中,差分线是一种用于传输差分信号的特殊线路结构。

差分信号是指由两个相互互补的信号组成的信号对,它们具有相同的幅值和频率,但相位相反。

差分线的设计和走线方法在高速、高精度的模拟电路设计中起着重要的作用。

本文将重点介绍AD设计中关于差分线的设置和走线的方法。

一、差分线的设置差分线的设置包括差分线的布线方向、布线层次、长度匹配等方面。

下面分别对这些方面进行详细介绍。

1.布线方向差分线的布线方向取决于信号的传输方向。

一般情况下,信号的传输方向是由发送方向接收方的方向确定的。

差分线的布线方向要尽量与信号传输方向保持一致,这样能最大程度地减小传输引起的干扰。

2.布线层次差分线的布线层次是指差分线在PCB板上布线的层次。

通常,差分线是通过内层进行布线的。

内层布线能有效地屏蔽外部干扰,减小信号的传输损耗和串扰。

内层布线的层数一般选取4-6层,具体根据设计需求和布局来确定。

3.长度匹配差分线的长度匹配是差分线设计中非常关键的一部分。

由于差分线上的两个信号是相互互补的,如果差分线的长度不匹配,会导致两个信号的相位差发生变化,从而影响信号的传输和接收。

因此,差分线的长度应该尽量匹配。

为了实现差分线的长度匹配,我们可以采用以下方法:(1)使用等长线:差分线的长度可以通过使用等长线的方式来保证。

通过差分线的等长设计,可以使差分线的传输时间相等,从而保证信号的传输质量。

(2)使用差分对延时器:差分对延时器是一种特殊的线路设计,可以用于实现差分线的长度匹配。

差分对延时器通过延时差分信号中一个信号的传输时间,从而使两个信号在接收端同时到达。

(3)使用布线工具:现代的电路设计软件和布线工具往往会提供差分线的长度匹配功能。

通过使用这些工具,我们可以很方便地实现差分线的长度匹配。

二、差分线的走线方法差分线的走线方法主要包括屏蔽、分干扰区和走线规则等。

1.差分线屏蔽差分信号在传输过程中容易受到周围的干扰,为了减小干扰的影响,可以采用差分线屏蔽的方法。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

差分线对在高速PCB设计中的应用时间:2007-04-28 来源: 作者:王延辉谢锘点击:3269 字体大小:【大中小】摘要:在高速数字电路设计过程中,工程师采取了各种措施来解决信号完整性问题,利用差分线传输高速数字信号的方法就是其中之一。

在PCB中的差分线是耦合带状线或耦合微带线,信号在上面传输时是奇模传输方式,因此差分信号具有抗干扰性强,易匹配等优点。

随着人们对数字电路的信息传输速率要求的提高,信号的差分传输方式必将得到越来越广泛的应用。

1 用差分线传输数字信号如何在高速系统设计中考虑信号完整性的因素,并采取有效的控制措施,已成为当今国内外系统设计工程师和PCB设计业界的一个热门课题。

利用差分线传输数字信号就是高速数字电路中控制破坏信号完整性因素的一项有效措施。

在印刷电路板上的差分线,等效于工作在准TEM模的差分的微波集成传输线对,其中,位于PCB顶层或底层的差分线等效于耦合微带线;位于多层PCB的内层的差分线,正负两路信号在同一层的,等效于侧边耦合带状线,正负两路在相邻层的,等效于宽边耦合带状线。

数字信号在差分线上传输时是奇模传输方式,即正负两路信号的相位相差180°,而噪声以共模的方式在一对差分线上耦合出现,在接受器中正负两路的电压(或电流)相减,从而可以获得信号,消除共模噪声。

而差分线对的低压幅或电流驱动输出实现了高速集成功耗的要求。

2 差分线的阻抗匹配差分线是分布参数系统,因此在设计PCB时必须进行阻抗匹配,否则信号将会在阻抗不连续的地方发生反射,信号反射在数字波形上主要表现为上冲、下冲和振铃现象。

式(1)是一个信号的上升沿(幅度为E G)从驱动端经过差分传输线到接收端的频率响应:其中信号源的电动势为E G,内阻抗为:Z G,负载阻抗为Z L;Hl(ω)为传输线的系统函数;ΓL和ΓG分别是信号接收端和信号驱动端的反射系数,由以下两式表示:由式(1)可以看出,传输线上的电压是由从信号源向负载传输的入射波和从负载向信号源传输的反射波的叠加。

只要我们通过阻抗匹配使ΓL和ΓG等于0,就可以消除信号反射现象。

在实际工程应用中,一般只要求ΓL=0,这是因为只要接收端不发生信号反射,就不会有信号反射回源端并发生源端反射。

由式(3)可知,如果ΓL =0,则必须Z L=Z0,即传输线的特性阻抗等于终端负载的电阻值。

传输线的特性阻抗可以由有关软件计算出来,它和差分线的线宽、线距及相邻介质的介电常数有关,一般把差分线的特性阻抗控制在100Ω左右。

值得注意的是,一个差分信号在多层PCB的不同层传输时(特别是内外层都走线时),要及时调整线宽线距来补偿因为介质的介电常数变化带来的特性阻抗变化。

终端负载电阻的控制要根据不同的逻辑电平接口,来选择适当的电阻网络和负载并联,以达到阻抗匹配的目的。

3 差分线的端接差分线的端接要满足2方面的要求:逻辑电平的工艺要求和传输线阻抗匹配的要求。

因此,不同的逻辑电平工艺要采用不同的端接。

本文主要介绍2种常见的适于高速数传的电平的端接方法:①LVDS电平信号的端接。

LVDS是一种低摆幅的差分信号技术,它上面的信号可以以几百Mbps的速率传输。

LVDS 信号的驱动器由1个驱动差分线的电流源组成,通常电流为3.5 mA。

它的端接电阻一般只要跨接在正负两路信号的中间就可以了,如图1所示。

LVDS信号的接受器一般具有很高的输入阻抗,因此驱动器输出的电流大部分都流过了100Ω的匹配电阻,并产生了350 mV的电压。

有时为了增加抗噪声性能,差分线的正负两路信号之间用2个5OΩ的电阻串联,并在电阻中间加1个滤波电容到地,这样可以减少高频噪声。

随着微电子技术的发展,很多器件生产商已经可以把LVDS电平信号的终端电阻做到器件内部,以减少PCB设计者的工作。

②LVPECL电平信号的端接。

LVPECL电平信号也是适合高速传输的差分信号电平之一,最快可以让信号以1 GBaud 波特的速率传输。

它的每一单路信号都有一个比信号驱动电压小2 V的直流电位,因此应用终端匹配时不能在正负两条差分线之间跨接电阻(如果在差分线之间跨接电阻,电阻中间相当于虚地,直流电位将变成零),而只能将每一路进行单端匹配。

对LEPECL信号进行单端匹配,要符合2个条件,即信号的直流电位要为1.3 v(设驱动电压为3.3 V,减2后,为1.3 V)和信号的负载要等于信号线的特性阻抗(50Ω)。

因此可以应用以下理想的端接方式:在实际的工程设计中,增加一个电源就意味着增加了新的干扰源,也会增加布线空间(电源的滤波网络要使用大量的布线空间),改变电源分割层的布局。

因此在设计系统时,可以利用交直流等效的方法,对图2中的端接方式进行了等效改变。

在图3中,对交流信号而言,相当于120Ω电阻和82Ω电阻并联,经计算为48.7Ω;对于直流信号,两个电阻分压,信号的直流电位为:3.3×82/(120+82)= 1.34 V。

因此等效结果在工程应用的误差允许范围内。

4 差分线的一些设计规则在做PCB板的实际工作中,应用差分线可以很大程度上提高信号线的抗干扰性,要想设计出满足信号完整性要求的差分线,除了要使负载和信号线的阻抗相匹配外,还要在设计中尽量避免阻抗不匹配的环节出现。

现根据实际工作经验,总结出以下规则:1.差分线离开器件引脚后,要尽量相互靠近,以确保耦合到信号线的噪声为共模噪声。

一般使用FR4介质时,50 Ω布线规则(差分线阻抗为100Ω)时,差分线之间的距离要小于0.2 mm;2.信号线的长度应匹配,不然会引起信号扭曲,引起电磁辐射;3.不要仅仅依赖软件的自动布线功能,要仔细修改以实现差分线的阻抗匹配和隔离;4.尽量减少使用过孔和其他一些引起阻抗不连续的因素;5.不要使用90°走线,可用圆弧或45°折线代替;6.信号线在不同的信号层时,要注意调整差分线的线宽和线距,避免因介质条件改变引起的阻抗不连续。

5 结束语在高速数字PCB设计中,运用差分线传输高速信号,一方面在对PCB系统的信号完整性和低功耗等方面大有裨益,另一方面也给的PCB设计水平提出了更高要求。

作为设计者应该深刻理解传输线理论的有关概念,仔细分析出各种畸变现象的原因,找出合理有效的解决办法;还要不断把工作中积累的一些经验加以总结,并上升为理性认识,才能够取得满意的设计效果。

标签:无标签高速PCB设计中差分线对走线策略差分线对的工作原理是使接收到的信号等于两个互补并且彼此互为参考的信号之间的差值,因此可以极大地降低信号的电气噪声效应。

而单端信号的工作原理是接收信号等于信号与电源或地之间的差值,因此信号或电源系统上的噪声不能被有效抵消。

这就是差分信号对高速信号如此有效的原因,也是它用于快速串行总线和双倍数据率存储器的原因。

在差分线对中,正负两边都必须始终在相同的环境下沿着传输路径传送。

正负两边必须紧靠在一起,以使正负信号经由这些信号上相应点的电磁场而彼此耦合。

差分线对是对称的,因此它们的环境也必须对称。

当然,完美的对称是不可能实现的,因为至少存在着尺寸公差。

但设计师如果遵循一些基本规则还是可以获得接近理想的最佳差分信号结果。

建议确保信号同一时间出现在每条线路的同一点上。

要使走线的各段等长,如图中相同的字母表示的那样。

如果差分线对带有串联端接电阻或共模滤波器,那么这些器件到差分驱动器正负两端引脚的连接距离应该是相等的。

最好按点到点布线,在任何情况下都要让分支线或支路(图中的C)保持在0.6Tr 英寸以内,这里Tr指驱动器输出上升时间。

图中的A和E要尽可能使用相同的长度限制规则。

采用现场解决工具(field solver)设计走线间隔,这样可以方便地获得偶模和奇模阻抗值。

50欧姆的电路板并不意味着偶模、奇模或差分特征阻抗也是50欧姆。

如果为了终止某个差分信号而将它端接到地或参考电压,就应考虑应害噪声着杂环境的影响被奇模阻抗。

还应考虑端接偶模或共模(偶模值的一半)以终止有害噪声。

如果在两条线间端接,应考虑差模阻抗(奇模阻抗的两倍)。

记住,只有在差分线对紧密耦合时,来自同一个源的辐射噪声才能被有效抑制,因为只有当走线彼此靠得非常近时,周围的电磁场才可能接近相同。

延长走线长度以便补偿互补输出信号之间的任何偏移都要在靠近驱动器处进行。

尽可能只以差分方式延长走线长度,记住左右弯曲的数量和风格应该保持平衡。

图:在差分线对中,正负两边都必须始终在相同的环境下沿着传输路径传送。

避免用单端特征阻抗代替奇模和偶模阻抗作为终端阻抗:紧密耦合的差分线对是专门针对互补信号设计的。

只是保证走线总长度相等,而不是确保走线的每一段都相等。

差分线对的布线跨越电源或地平面的间隙。

在使用自动布线工具时忘记定义差分线对,这样只能得到单端布线。

让测试工程师在差分线对每一边的不同位置增加测试焊盘。

测试焊盘相当于高阻抗器件的输入,因此很容易使差分线对失去平衡。

其它信号的布线过于平行地接近差分线对,或正好在下面或上面的另一层上,它们产生的串扰可能让差分信号失去平衡。

?在不相关的电源或地平面(例如单独的模拟电源平面) 的上面或下面布线差分线对。

忘了考虑板外连接去向。

在利用仿真检查目标电路时,系统中其它板上的连接器、电缆和差分拓扑都应被建模。

被探针或测试设备的寄生电感和电容所蒙蔽。

如果在差分线对的一边放置一个探针,很可能会致使差分线对失去平衡,这时的测量很容易被误导,设备也很可能在这种测试情况下出现假故障。

相关文档
最新文档