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解決信號完整性問題的100條通用設計原則(干貨)

作者: 時間:2016-07-11 來源:網絡 收藏

  具有40年研究經驗的國際大師Eric Bogatin給出的:100條使問題最小化的通用設計原則

本文引用地址:http://www.cqxgywz.com/article/201607/293864.htm

  No.1 網絡信號質量問題最小化

  策略---保持信號在整個路徑中感受到的瞬態阻抗不變。

  設計原則:

  1. 使用可控之阻抗布線。

  2. 理想情況下,所有的信號應使用低電平平面作為參考平面。

  3. 若使用不同的電壓平面作為信號的參考平面,則這些平面之間必須是緊耦合。為此,用最薄的介質材料將不同的電壓平面隔開,幷使用多個傳感量小的去耦合電容。

  4. 使用2D場求解工具計算給定特性阻抗的疊層設計規則,其中包括阻焊層和布線厚度的影響。

  5. 在點到點的拓撲結構中,無論單向還是雙向,都要使用串聯端接策略。

  6. 在多點總線中要端接總線上的所有節點。

  7. 保持樁線的時延小于最快信號的上升時間的20%。

  8. 終端電阻應盡可能接近封裝焊盤。

  9. 如果10pF電容的影響不要緊,就不用擔心拐點的影響。

  10. 每個信號都必須有返回路徑,它位于信號路徑的下方,其寬度至少是信號線寬的三倍。

  11. 即使信號路徑布線繞道進行,也不要跨越返回路徑上的突變處。

  12. 避免在信號路徑中使用電氣性能變化的布線。

  13. 保持非均勻區域盡量短。

  14. 在上升時間小于1 ns的系統中,不要使用軸向引腳電阻,應使用SMT電阻幷使其回路電感最少。

  15. 當上升時間小于150 ps時,盡量減小終端SMT電阻的回路電感,或者采用集成電阻以及嵌入式電阻。

  16. 過孔通常呈現容性,減少捕獲焊盤和增加反焊盤出砂孔的直徑可以減少過孔的影響。

  17. 可以考慮給低成本線接頭的焊盤添加一個小電容來補償它的高電感。

  18. 在布線時,使所有差分對的差分阻抗為一常量。

  19. 在差分對中盡量避免不對稱性,所有布線都應該如此。

  20. 如果差分對中的線距發生改變,也應該調整線寬來保持差分阻抗不變。

  21. 如果在差分對的一根線上添加一根時延線,則應添加到布線的起始端附近,幷且要將這一區域內的線條間進行去耦合。

  22. 只要能保持差分阻抗不變,我們可以改變差分對的耦合狀態。

  23. 一般來說,在實際中應盡量使差分對緊耦合。

  24. 在決定到底采用邊緣耦合差分還是側向耦合差分對時,應考慮布線的密度 電路板的厚度等制約條件,以及銷售廠家對疊層厚度的控制能力。如果做得比較好,他們是等效的。

  25. 對于所有板級差分對,平面上存在很大的返回電流,所以要盡量避免返回路徑中的所有突變。如果有突變,對差分對中的每條線要做同樣的處理。

  26. 如果接收器的共模抑制比很低,就要考慮端接共模信號。端接共模信號幷不能消除共模信號,只是減少振鈴。

  27. 如果損耗很重要,應盡量用寬的信號線,不要使用小于5mil的布線。

  28. 如果損耗很重要,應使布線盡量短。

  29. 如果損耗很重要,盡量做到使容性突變最小化。

  30. 如果損耗很重要,實際信號過孔使其具有50 ohm的阻抗,這樣做意味著可以盡可能減少桶壁尺寸 減小捕獲焊盤尺寸 增加反焊盤出砂孔德尺寸。

  31. 如果損耗很重要,盡可能使用低損耗因子的疊層。

  32. 如果損耗很重要,考慮采用預加重合均衡化措施。

  No.2串擾最小化

  策略---減少信號路徑和返回路徑間的互容和互感。

  設計原則:

  33. 對于微帶線或帶狀線來說,保持相鄰信號路徑的間距至少為線寬的2倍。

  34. 使返回路徑中的信號可能經過的突變最小化。

  35. 如果在返回路徑中必須跨越間隙,則只能使用差分對。決不能用離得很近的單端信號布線跨越間隙。

  36. 對于表面線條來說,使耦合長度盡可能短,幷使用厚的阻焊層來減少遠程串擾。

  37. 若遠程串擾很嚴重,在表面線條上添加一層厚的疊層,使其成為嵌入式微帶線。

  38. 對于遠程串擾很嚴重的耦合長度很長的傳輸線,采用帶狀線布線。

  39. 若不能使耦合長度短于飽和長度,則不用考慮減少耦合長度,因為減少耦合長度對于近端串擾沒有任何改善。

  40. 盡可能使用介電常數最低的疊層介質材料,這樣做可以在給定特性阻抗的情況下,使得信號路徑與返回路徑間的介質厚度保持最小。

  41. 在緊耦合微帶線總線中,使線間距至少在線寬的2倍以上,或者把對時序敏感的信號線布成帶狀線,這樣可以減少確定性抖動。

  42. 若要求隔離度超過-60dB,應使用帶有防護布線的帶狀線。

  43. 一般使用2D場求解工具來估計是否需要使用防護布線。

  44. 若使用防護布線,盡量使其達到滿足要求的寬度,幷用過孔使防護線與返回路徑短接。如果允許,可以沿著防護線增加一些短接過孔,這些過孔幷不像兩端的過孔那樣重要,但有一定改善。

  45. 使封裝或接插件的返回路徑盡量短,這樣可以減小地彈。

  46. 使用片級封裝而不使用更大的封裝。

  47. 使電源平面和返回平面盡量接近,可減少電源返回路徑的地彈噪聲。

  48. 使信號路徑與返回路徑盡量接近,幷同時與系統阻抗相匹配,可以減少信號路徑中的地彈。

  49. 避免在接插件和封裝中使用公用返回路徑。

  50. 當在封裝或線接頭中分配引線時,應把最短的引線作為地路徑,并使電源引線和地引線均勻分布在信號線的周圍,或者使其盡量接近載有大量開關電流的信號線。


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關鍵詞: 信號完整性

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