電子元器件的走線方式和布線規(guī)則
- 發(fā)布時間:2023-01-09 09:55:43
- 瀏覽量:971
一、電子元器件走線方式
1 )時鐘的布線:
時鐘線是對EMC影響最大的因素之一。在時鐘線上應(yīng)少打過孔,盡量避免和其它信號線并行走線,且應(yīng)遠(yuǎn)離一般信號線,避免對信號線的干擾。同時應(yīng)避開板上的電源部分,以防止電源和時鐘互相干擾。
如果板上有專門的時鐘發(fā)生芯片,其下方不可走線,應(yīng)在其下方鋪銅,必要時還可以對其專門割地。對于很多芯片都有參考的晶體振蕩器,這些晶振下方也不應(yīng)走線,要鋪銅隔離。
2) 直角走線:
直角走線一般是PCB布線中要求盡量避免的情況,也幾乎成為衡量布線好壞的標(biāo)準(zhǔn)之一,那么直角走線究竟會對信號傳輸產(chǎn)生多大的影響呢?
從原理上說,直角走線會使傳輸線的線寬發(fā)生變化,造成阻抗的不連續(xù)。其實不光是直角走線,頓角,銳角走線都可能會造成阻抗變化的情況。
直角走線的對信號的影響就是主要體現(xiàn)在三個方面: 拐角可以等效為傳輸線上的容性負(fù)載,減緩上升時間;阻抗不連續(xù)會造成信號的反射;直角尖端產(chǎn)生的EMI。
3) 差分走線:
差分信號(Differential Signal)在高速電路設(shè)計中的應(yīng)用越來越廣泛,電路中最關(guān)鍵的信號往往都要采用差分結(jié)構(gòu)設(shè)計。
定義:通俗地說,就是驅(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)“0”還是“1”。而承載差分信號的那一對走線就稱為差分走線。
差分信號和普通的單端信號走線相比,最明顯的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下三個方面:
抗干擾能力強(qiáng),因為兩根差分走線之間的耦合很好,當(dāng)外界存在噪聲干擾時,幾乎是同時被耦合到兩條線上,而接收端關(guān)心的只是兩信號的差值,所以外界的共模噪聲可以被完全抵消。
能有效抑制EMI,同樣的道理,由于兩根信號的極性相反,他們對外輻射的電磁場可以相互抵消,耦合的越緊密,泄放到外界的電磁能量越少。
時序定位精確,由于差分信號的開關(guān)變化是位于兩個信號的交點,而不像普通單端信號依靠高低兩個閾值電壓判斷,因而受工藝,溫度的影響小,能降低時序上的誤差,同時也更適合于低幅度信號的電路。
目前流行的LVDS(low voltage differential signaling)就是指這種小振幅差分信號技術(shù)。
對于PCB工程師來說,最關(guān)注的還是如何確保在實際走線中能完全發(fā)揮差分走線的這些優(yōu)勢。也許只要是接觸過Layout的人都會了解差分走線的一般要求,那就是“等長、等距”。
等長是為了保證兩個差分信號時刻保持相反極性,減少共模分量;等距則主要是為了保證兩者差分阻抗一致,減少反射。“盡量靠近原則”有時候也是差分走線的要求之一。
二、電子元器件布線規(guī)則
1) 走線的方向控制規(guī)則:
即相鄰層的走線方向成正交結(jié)構(gòu)。避免將不同的信號線在相鄰層走成同一方向,以減少不必要的層間竄擾;當(dāng)由于板結(jié)構(gòu)限制(如某些背板)難以避免出現(xiàn)該情況,特別是信號速率較高時,應(yīng)考慮用地平面隔離各布線層,用地信號線隔離各信號線。
2) 走線的開環(huán)檢查規(guī)則:
一般不允許出現(xiàn)一端浮空的布線(Dangling Line), 主要是為了避免產(chǎn)生"天線效應(yīng)",減少不必要的干擾輻射和接受,否則可能帶來不可預(yù)知的結(jié)果。
3) 阻抗匹配檢查規(guī)則:
同一網(wǎng)絡(luò)的布線寬度應(yīng)保持一致,線寬的變化會造成線路特性阻抗的不均勻,當(dāng)傳輸?shù)乃俣容^高時會產(chǎn)生反射,在設(shè)計中應(yīng)該盡量避免這種情況。
在某些條件下,如接插件引出線,BGA封裝的引出線類似的結(jié)構(gòu)時,可能無法避免線寬的變化,應(yīng)該盡量減少中間不一致部分的有效長度。
4) 走線長度控制規(guī)則:
即短線規(guī)則,在設(shè)計時應(yīng)該盡量讓布線長度盡量短,以減少由于走線過長帶來的干擾問題,特別是一些重要信號線,如時鐘線,務(wù)必將其振蕩器放在離器件很近的地方。
對驅(qū)動多個器件的情況,應(yīng)根據(jù)具體情況決定采用何種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
5) 倒角規(guī)則:
PCB設(shè)計中應(yīng)避免產(chǎn)生銳角和直角, 產(chǎn)生不必要的輻射,同時工藝性能也不好。
6) 器件去耦規(guī)則:
在印制版上增加必要的去耦電容,濾除電源上的干擾信號,使電源信號穩(wěn)定。
在多層板中,對去耦電容的位置一般要求不太高,但對雙層板,去藕電容的布局及電源的布線方式將直接影響到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性,有時甚至關(guān)系到設(shè)計的成敗。
在雙層板設(shè)計中,一般應(yīng)該使電流先經(jīng)過濾波電容濾波再供器件使用。
在高速電路設(shè)計中,能否正確地使用去耦電容,關(guān)系到整個板的穩(wěn)定性。
免責(zé)聲明:部分文章信息來源于網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)友投稿,本網(wǎng)站只負(fù)責(zé)對文章進(jìn)行整理、排版、編輯,意為分享交流傳遞信息,并不意味著贊同其觀點或證實其內(nèi)容的真實性,如本站文章和轉(zhuǎn)稿涉及版權(quán)等問題,請作者在及時聯(lián)系本站,我們會盡快和您對接處理。