信号完整性工程总结

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从PCB设计信号完整性

从PCB设计信号完整性

从PCB设计信号完整性PCB设计信号完整性是指在PCB电路板上保持信号完整性的技术要求,以确保电子设备的正常运行。

信号完整性是一项综合考虑信号传输过程中的各种因素的工程学科,包括信号的噪声和失真、信号传输的延迟和抖动等。

PCB设计信号完整性是高速和多层电路板设计中的一个关键方面。

下面将详细介绍PCB设计信号完整性的重要性、设计原则和常用的技术手段。

PCB设计信号完整性的重要性如下:1.高速信号完整性:随着高速电子设备的普及,如高速计算机、高速通信系统等,高速信号的完整性的问题越来越重要。

在高频电子设计中,信号完整性是电磁兼容性(EMC)和辐射性能的关键因素。

2.减少信号中的噪声和失真:在信号传输过程中,例如在长距离传输线上或信号链中,信号会受到各种噪声和失真的干扰,例如串扰、时钟偏移、反射、散射和抖动等。

信号完整性设计能够减少这种噪声和失真,提高信号传输的质量。

3.提高信号传输的稳定性:在设计中考虑信号完整性可以提高信号传输路径的稳定性,降低传输过程中的错误率。

特别是在高速电路设计中,传输线的选用、终端匹配和信号的校准对信号传输性能至关重要。

PCB设计信号完整性方面的设计原则如下:1.保持信号完整性的连续路径:在信号的传输路径上,包括传输线、连线和接插件等,应该避免信号的突变、死区和断续,以保持信号的连续性和完整性。

2.控制信号噪声:通过适当的阻抗匹配、屏蔽和终端匹配技术,控制信号线上的噪声,降低串扰和其他干扰。

此外,还可以通过选择合适的电源滤波器来消除电源噪声。

3.控制信号传输的延迟和抖动:通过适当的传输线设计和减少信号反射,控制信号传输中的延迟和抖动。

此外,可以利用布线规则和降噪技术来控制信号传输过程中的时钟偏移。

4.优化地面和电源设计:在PCB设计中,地面和电源规划是十分重要的。

良好的地面层设计和电源规划可以降低共模噪声和电源噪声,提高信号完整性。

常用的PCB设计信号完整性技术手段如下:1.传输线和差分对:在高速设计中,使用传输线和差分对可以有效地控制信号的传播速度和噪声干扰。

高速电路中的信号完整性问题

高速电路中的信号完整性问题

高速电路中的信号完整性问题许致火(07级信号与信息处理 学号 307081002025)1 信号完整性问题的提出一般来讲,传统的低频电路设计对于电子工程师并不是多么复杂的工作。

因为在低于30MHz的系统中并不要考虑传输线效应等问题,信号特性保持完好使得系统照常能正常工作。

但是随着人们对高速实时信号处理的要求,高频信号对系统的设计带来很大的挑战。

电子工程师不仅要考虑数字性能还得分析高速电路中各种效应对信号原来面目影响的问题。

输入输出的信号受到传输线效应严重的影响是我们严峻的挑战之一。

在低频电路中频率响应对信号影响很小,除非是传输的媒介的长度非常长。

然而伴随着频率的增加,高频效应就显而易见了。

对于一根很短的导线也会受到诸如振玲、串扰、信号反射以及地弹的影响,这些问题严重地损害了信号的质量,也就是导致了信号完整性性能下降。

2 引起信号完整性的原因2.1 传输线效应众所周知,传输线是用于连接发送端与接收段的连接媒介。

传统的比如电信的有线线缆能在相当长的距离范围内有效地传输信号。

但是高速的数字传输系统中,即使对于PCB电路板上的走线也受到传输线效应的影响。

如图1所示,对于不同高频频率的PCB板上的电压分布是不同的。

图 1 PCB在不同频率上的电压波动因为低频电路可以看成是一个没有特性阻抗、电容与电感寄生效应的理想电路。

高速电路中高低电平的快速切换使得电路上的走线要看成是阻抗、电容与电感的组合电路。

其等效电路模型如图2所示。

导线的阻抗是非常重要的概念,一旦传输路径上阻抗不匹配就会导致信号的质量下降。

图 2 传输线等效电路模型由图2的模型可得电报方程:2.2 阻抗不匹配情况信号源输出阻抗(Zs)、传输线上的阻抗(Zo)以及负载的阻抗(ZL)不相等时,我们称该电流阻抗不匹配。

也这是说信号源的能量没有被负载全部吸收,还有一部分能量被反射回信号源方向了。

反射后又被信号源那端反射给负载,除了吸收一部分外,剩下的又被反射回去。

电气工程中的信号完整性分析

电气工程中的信号完整性分析

电气工程中的信号完整性分析在当今高度数字化和信息化的时代,电气工程领域的发展日新月异。

从智能手机到超级计算机,从医疗设备到航空航天系统,电子设备在我们的生活中无处不在。

而在这些复杂的电子系统中,信号完整性成为了确保设备性能稳定、可靠运行的关键因素。

信号完整性,简单来说,就是指信号在传输过程中保持其准确性、完整性和及时性的能力。

如果信号在传输过程中出现失真、衰减、反射、串扰等问题,就可能导致系统性能下降、误码率增加、甚至系统故障。

因此,对电气工程中的信号完整性进行深入分析和研究具有极其重要的意义。

首先,让我们来了解一下信号完整性问题产生的原因。

信号在传输线上传播时,会遇到各种阻抗不匹配的情况。

比如,当信号从驱动源输出,经过传输线到达负载时,如果驱动源的输出阻抗、传输线的特性阻抗和负载的输入阻抗不匹配,就会引起信号的反射。

反射的信号会与原信号叠加,导致信号波形失真。

此外,相邻传输线之间的电磁耦合会产生串扰,使得相邻信号之间相互干扰。

同时,传输线的损耗会导致信号的衰减,从而影响信号的强度和质量。

为了分析信号完整性问题,我们需要一些重要的工具和技术。

时域反射计(TDR)就是其中之一。

TDR 可以通过向传输线发送一个快速上升的脉冲,并测量反射回来的脉冲,来确定传输线中的阻抗不连续点和故障位置。

另一个常用的工具是示波器,它可以直观地显示信号的波形,帮助我们观察信号的失真、噪声等问题。

此外,还有一些仿真软件,如ADS、HFSS 等,可以在设计阶段对电路进行建模和仿真,预测可能出现的信号完整性问题,并提前采取优化措施。

在实际的电气工程应用中,信号完整性问题在高速数字电路中尤为突出。

随着数字信号的频率不断提高,信号的上升时间和下降时间变得越来越短,这对信号传输的要求也越来越高。

例如,在计算机主板上,高速的总线信号需要在严格的时序要求下进行传输,如果出现信号完整性问题,可能会导致数据传输错误,影响计算机的性能。

在通信系统中,高速的射频信号也需要保持良好的完整性,以确保信号的质量和传输距离。

信号完整性工程设计原理

信号完整性工程设计原理

SI设计是系统工程
解决一个问题需要多种措施相互辅佐,共同作用 解决一个问题可能恶化其他问题 一套好的SI设计规则就象一个好的中医药方
直觉 理性的艺术
SI设计是平衡的艺术
平衡各种解决措施的冲突,平衡性能与成本 最终的技术指标不能动摇,各个措施要有弹性
基础理论为“本”,工程解决方法为“标”。 固本培元,标本兼治。
电源噪声 信号回流路径 不同频率成 分影响不同
各个频率分量的反射
工程直通车
为什么串联端接阻值影响信号延迟?如何理解这种现象?
工程直通车
通道的优化:仅关注带宽内的频率?
Tr 35 ps BW 0.35 Tr 10GHz Bitrate 10Gbps FFE=9dB
Z out
变化的电磁场引起的
I

信号路径












参考路径
电压:浪头般前进,斜坡占据一定空间跨度。
电路角度
电容 互感
如何理解电容、电感参数? 电流两个方向:电流环路方向、电流传播方向,相互独立。
SI设计的特点
SI设计是个性化的
每个工程都不同,对症下药,没有包治百病的药方
基础的重要性
应急式的解决方法导致支离破碎的知识,似是而非。 长期无法入门 没有基础,无法预判可能的风险 没有基础, SI仿真会变成盲目的试验 没有基础,无法正确解读结果 没有基础,无法进行综合权衡 没有基础,找不到解决措施
SI设计的误区 NO.2
没有针对性,不分轻重 电平?边沿? 前仿仿什么? 后仿仿那些? 问题怎么解决? 一种常见错误观点: 种常见错误观点: 无论是什么电路板,只要把能想到的全做了,就不会有问题?

集成电路设计中的信号完整性

集成电路设计中的信号完整性

集成电路设计中的信号完整性集成电路(IC)设计是现代电子工程的核心。

随着技术的进步,集成电路的复杂性不断增加,这给信号完整性(SI)带来了更大的挑战。

信号完整性是指信号在传输过程中保持其完整性和正确性的能力。

在集成电路设计中,信号完整性是一个至关重要的因素,因为它直接影响到系统的性能和可靠性。

信号完整性问题的产生信号完整性问题的产生主要是由于集成电路中的传输线路特性以及电磁干扰。

传输线路的特性会导致信号在传输过程中发生失真,而电磁干扰则会引起信号的噪声。

这些失真和噪声会影响到信号的质量和性能。

传输线路特性集成电路中的传输线路主要包括导线和连接器。

这些传输线路的特性会影响信号的传输。

例如,导线的电阻会导致信号的延迟,而导线的电感会导致信号的衰减。

此外,传输线路的阻抗不匹配也会引起信号的反射和衰减。

电磁干扰电磁干扰是指外部电磁场对信号的影响。

在集成电路中,电磁干扰主要来自于电源线、信号线和其他电子元件。

电磁干扰会引起信号的噪声,从而影响信号的质量和性能。

信号完整性分析的方法为了确保信号完整性,集成电路设计人员需要进行信号完整性分析。

信号完整性分析主要包括时域分析和频域分析两种方法。

时域分析时域分析是一种基于时间的方法,用于分析信号在时间上的行为。

时域分析的主要工具是示波器和信号分析仪。

通过时域分析,设计人员可以观察信号的波形,从而确定信号是否发生了失真或噪声。

频域分析频域分析是一种基于频率的方法,用于分析信号在频率上的行为。

频域分析的主要工具是频谱分析仪。

通过频域分析,设计人员可以确定信号的频率成分,从而确定信号是否受到了电磁干扰。

信号完整性设计原则为了确保信号完整性,集成电路设计人员需要遵循一些基本的设计原则。

最小化导线长度导线长度是影响信号传输延迟和衰减的主要因素。

因此,设计人员应该尽量减少导线的长度,以降低信号传输的延迟和衰减。

匹配阻抗为了减少信号的反射和衰减,设计人员应该确保传输线路的阻抗与信号源和负载的阻抗相匹配。

信号完整性验证个案分析

信号完整性验证个案分析

信号完整性验证个案分析就有关信号完整性方面的问题同大多数的电路板设计工程师们探讨,他们都会喋喋不休地说个不停,告诉你设计高速电路板是如何复杂如何危险。

他们会告诉你系统时钟超出50MHZ时,板上的信号互联会导入时序路径上的信号延时,而这些信号延时会制约板级设计的性能。

他们也会跟你描述传输线效应将如何迅速地导入类似于信号震荡、过冲和下冲这样严重的信号完整性问题,以及这些问题将如何威胁到设计的噪声容限和设计的单调一致性原理。

更有甚者信号串扰和电磁辐射的出现会严重破坏设计电路板的正常工作。

同样的问题可能得到不同的回答。

如果接触的恰恰是那些还在从事低速电路板设计的工程师,他们通常只是耸耸肩膀以示无奈。

低速电路板设计中应对潜在的信号完整性问题通常采取被动应付的传统策略,就是为设计制定合适的设计约束条件。

当一些特殊的信号通道已经出现象信号串扰或者电磁干扰这样一来严重的信号完整性问题时,通常设计工程师们总是为设计的某一部分甚至可能就是整个设计本身加入严格的物理约束。

即便这种解决方案还能满足一时之需,设计工程师也得为此付出昂贵的代价。

约束设计通常会提升最终的产品成本并且制约产品性能。

举例来说,设计工程师可能苦于找不到一个合适的位置来实现某一个特定的信号互联,而被迫增加信号板层。

然而在今天高度激烈的市场竞争中,能否做到成本最小、能否提供独到的产品性能往往意味着产品是成功还是失败。

最近一个著名的网络设备提供商的设计工程师采用Innoveda公司研发的信号完整性分析工具集XTK为他们研制的路由器产品上的一块电路板实施信号分析。

分析的结果令人震惊。

尽管该电路板工作正常,然而十分苛刻的设计规则导致实施该电路板设计需要24个电路板层,才可以避开信号完整性问题。

分析结果表明该设计严重过约束,事实上该电路板设计仅需要8个电路板层即可以加工实现,与此同时还不会介入信号完整性问题。

改进后的产品仅电路板的生产制造成本一项就节省费用高达两百万美元。

pcb个人工作总结及工作计划

pcb个人工作总结及工作计划

pcb个人工作总结及工作计划在过去一年里,我在PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)领域中担任着工程师的角色。

我在这段时间内面临了一些挑战,但也取得了一些成就。

以下是我对过去一年工作的总结。

首先,我参与了多个PCB项目的开发和设计。

这些项目涉及到从简单的两层板到复杂的多层板的设计。

我学习了不同的电路板设计软件,并且熟悉了如何使用它们。

通过项目的参与,我深入了解了PCB设计的流程和技术要求。

在这个过程中,我不仅掌握了PCB设计的基本原理,还学会了如何优化电路板以提高性能和可靠性。

其次,我在这一年里主导了一项重要的PCB项目。

这个项目要求我从头开始设计一个复杂的多层板。

我面临了许多挑战,包括信号完整性的保持、电磁兼容性和布线的复杂性。

然而,通过团队的合作和我的不断努力,最终我们成功地完成了这个项目。

这个经验使我更加自信,并对我的技术能力有了更高的评估。

此外,我还参与了一些PCB的故障排除工作。

这些工作要求我在电路板上进行检修和维修,以解决问题。

通过这些经验,我学会了如何分析问题,并快速寻找解决方案。

我还与其他工程师密切合作,共同解决了一些困难的问题。

这让我认识到团队合作的重要性,并在解决技术问题上有了更多的经验。

此外,我在过去一年中还不断学习和进修,以提高自己的技术水平。

我参加了一些相关的培训课程,并学习了新的PCB设计和制造技术。

这些知识的获取为我在项目中的工作提供了支持,并加深了我对PCB工程的理解。

综上所述,我的工作经验使我在PCB领域取得了一些成就,并提高了我的技术能力。

我完成了多个项目的设计和开发,成功地解决了一些困难的问题,并通过学习和培训不断提高自己。

我相信这些经验和技能将会对我以后的职业发展产生积极的影响。

工作计划根据过去一年的工作经验和总结,在未来一年中,我制定了以下几个工作计划。

首先,我计划在PCB设计方面提高自己的技能。

我将继续学习新的PCB设计软件,并进一步熟悉和掌握它们。

pcb实验报告总结600字

pcb实验报告总结600字

pcb实验报告总结600字
PCB实验报告总结
PCB(Printed Circuit Board)实验是电子工程领域中非常重要的一项实践技能。

通过这次实验,我们学习了PCB设计的基本原理和操作步骤,掌握了PCB设计软件的使用技巧,并成功实现了一个简单的电路板的设计与制作。

在实验过程中,我们首先学习了PCB设计的基本原理,了解了电路板的结构组成和设计规范。

我们学习了如何选择合适的材料、尺寸和布线规则,并了解了阻抗匹配、信号完整性等关键问题。

通过这些知识的学习,我们对PCB设计有了更深入的理解。

接着,我们学习并掌握了PCB设计软件的操作技巧。

我们学会了如何创建一个新的项目,进行元件的布局、连线和标注。

我们还学习了如何进行网络分析和电路仿真,以确保设计的正确性和优化性能。

在软件的辅助下,我们能够更加高效地完成电路板的设计。

在实验过程中,我们还实际进行了电路板的制作。

我们通过学习贴片式元件的焊接技巧,了解了贴片元件的特点及焊接方法。

我们还学会了如何使用钢网和印刷颜料制作电路板的印刷层,以及如何进行静电擦拭和爆烁处理。

通过这些步骤,我们成功制作出了一个简单的功能电路板。

通过这次实验,我们不仅学会了PCB设计的基本原理和操作技巧,还提高了我们的团队合作能力和实践能力。

我们深刻体会到了PCB设计在电子工程中的重要性和应用价值。

总结起来,PCB实验是一次非常有意义的实践活动。

通过这次实验,我们不仅掌握了PCB 设计的基本原理和操作技巧,还提高了我们的实践能力和团队合作能力。

我相信这次实验对我们今后的学习和工作都有着积极的影响。

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在高速电路设计中信号完整性分析摘要:由于系统时钟频率和上升时间的增长,信号完整性设计变得越来越重要。

不幸的是,绝大多数数字电路设计者并没意识到信号完整性问题的重要性,或者是直到设计的最后阶段才初步认识到。

本篇介绍了高速数字硬件电路设计中信号完整性在通常设计的影响。

这包括特征阻抗控制、终端匹配、电源和地平面、信号布线和串扰等问题。

掌握这些知识,对一个数字电路设计者而言,可以在电路设计的早期,就注意到潜在可能的信号完整性问题,还可以帮助设计则在设计中尽量避免信号完整性对设计性能的影响。

As system clock frequencies and rise times increase, signal integrity design considerations are becoming ever more important. Unfortunately many Digital Designers may not recognize the importance of signal integrity issues and problems may not be identified until it is too late.This paper presents the most common design issues affecting signal integrity in high-speed digital hardware design. These include impedance control, terminations, ground/power planes, signal routing and crosstalk. Armed with the knowledge presented here, a digital designer will be able to recognize potential signal integrity problems at the earliest design stage. Also, the designer will be able to apply techniques presented in this paper to prevent these issues affecting the performance of their design.尽管,信号完整性一直以来都是硬件工程师必备的设计经验中的一项,但是在数字电路设计中长期被忽略。

在低速逻辑电路设计时代,由于信号完整性相关的问题很少出现,因此对信号完整性的考虑本认为是浪费效率。

然而近几年随着时钟率和上升时间的增长,信号完整性分析的必要性和设计也在增长。

不幸的是,大多数设计者并没有注意到,而仍然在设计中很少去考虑信号完整性的问题。

现代数字电路可以高达GHz频率并且上升时间在50ps以内。

在这样的速率下,在PCB 设计走线上的疏忽即使是一个英尺,而由此造成的电压、时延和接口问题将不仅仅局限在这一根线上,还将会影响的全板及相邻的板。

这个问题在混合电路中尤为严重。

例如,考虑到在一个系统中有高性能的ADC到数字化接收模拟信号。

散布在ADC器件的数字输出端口上的能量可能很容易就达到130dB(10,000,000,000,000倍)比模拟输入端口。

在ADC数字端口上的任何噪声。

设计中的信号完整性并不是什么神秘莫测的过程。

对于在设计的早期意识到可能潜在的问题是很关键的,同时可以有效避免由此在后期造成的问题。

本篇讨论了一些关键的信号完整性挑战及处理他们的方法。

确保信号完整性:1、隔离一块PCB板上的元器件有各种各样的边值(edge rates)和各种噪声差异。

对改善SI最直接的方式就是依据器件的边值和灵敏度,通过PCB板上元器件的物理隔离来实现。

下图是一个实例。

在例子中,供电电源、数字I/O端口和高速逻辑这些对时钟和数据转换电路的高危险电路将被特别考虑。

第一个布局中放置时钟和数据转换器在相邻于噪声器件的附近。

噪声将会耦合到敏感电路及降低他们的性能。

第二个布局做了有效的电路隔离将有利于系统设计的信号完整性。

2、阻抗、反射及终端匹配阻抗控制和终端匹配是高速电路设计中的基本问题。

通常每个电路设计中射频电路均被认为是最重要的部分,然而一些比射频更高频率的数字电路设计反而忽视了阻抗和终端匹配。

由于阻抗失配产生的几种对数字电路致命的影响,参见下图:a.数字信号将会在接收设备输入端和发射设备的输出端间造成反射。

反射信号被弹回并且沿着线的两端传播直到最后被完全吸收。

b.反射信号造成信号在通过传输线的响铃效应,响铃将影响电压和信号时延和信号的完全恶化。

c.失配信号路径可能导致信号对环境的辐射。

由阻抗不匹配引起的问题可以通过终端电阻降到最小。

终端电阻通常是在靠近接收端的信号线上放置一到两个分立器件,简单的做法就是串接小的电阻。

终端电阻限制了信号上升时间及吸收了部分反射的能量。

值得注意的是利用阻抗匹配并不能完全消除破坏性因素。

然而认真的选用合适的器件,终端阻抗可以很有效的控制信号的完整性。

并不是所有的信号线都需要阻抗控制,在一些诸如紧凑型PCI规格要求中的特征阻抗和终端阻抗特性。

对于别的没有阻抗控制规范要求的其他标准以及设计者并没有特意关注的。

最终的标准可能发生变化从一个应用到另一个应用中。

因此需要考虑信号线的长度(相关与延迟Td)以及信号上升时间(Tr)。

通用的对阻抗控制规则是Td(延迟)应大于Tr的1/6。

3、内电层及内电层分割在电流环路设计中会被数字电路设计者忽视的因素,包括对单端信号在两个门电路间传送的考虑(如下图)。

从门A流向门B的电流环路,然后再从地平面返回到门A。

上图中将会出现两个潜在的问题:a、A和B两点间地平面需要被连接通过一个低阻抗的通路如果地平面间连接了较大的阻抗,在地平面引脚间将会出现电压倒灌。

这就必将会导致所有器件的信号幅值的失真并且叠加输入噪声。

b、电流回流环的面积应尽可能的小环路好比天线。

通常说话,一种更大环路面积将会增大了环路辐射和传导的机会。

每一个电路设计者都希望回流电流都可直接沿着信号线,这样就最小的环路面积。

用大面积接地可以同时解决以上两个问题。

大面积接地可以提供所有接地点间小的阻抗,同时允许返回电流尽量直接沿着信号线返回。

在PCB设计者中一个常见的错误是在地电层上打过孔和开槽。

下图显示了当一条信号线在一个开过槽的地电层上的电流流向。

回路电流将被迫绕过开槽,这就必然会产生一个大的环流回路。

通常而言,在地电源平面上是不可以开槽的。

然而,在一些不可避免要开槽的场合,PCB设计者必须首先确定在开槽的区域没有信号回路经过。

同样的规则也适用于混合信号电路PCB板中除非用到多个地层。

特别是在高性能ADC电路中可以利用分离模拟信号、数字信号及时钟电路的地层有效的减少信号间的干扰。

需要再次强调的,在一些不可避免要开槽的场合,PCB设计者必须首先确定在开槽的区域没有信号回路经过。

在带有一个镜像差异的电源层中也应注意层间区域的面积(如下图)。

在板卡的边缘存在电源平面层对地平面层的辐射效应。

从边沿泄漏的电磁能量将破坏临近的板卡。

见下图a。

适当的减少电源平面层的面积(见下图b),以至于地平面层在一定的区域内交叠。

这将减少电磁泄漏对邻近板卡的影响。

4、信号布线保证信号完整性最重要的就是信号线的物理布线。

PCB设计者经常处在工作压力下,不仅要在尽可能短的时间完成设计,而且还要保证信号的完整性要求。

掌握如何平衡可能出现的问题与信号的间距将推动系统设计的进程。

高速电流不能有效处理信号线中的不连续。

在下图a中最容易出现信号不连续的问题。

在低速电路中对通常不需要考虑信号的不连续性,而在高速电路中就必须考虑这个问题。

因此,在电路设计中与采用下图中b/c所示的方式,可以有效的保证信号的连续性。

在高速电路设计中,对信号布线存在的另一个共性问题。

如果没有特别的原因,应该尽可能消除所有的短接线。

在高频率电路设计中,短接线就如同由于信号线的阻抗匹配而引发的辐射一样。

在高速电路设计的布线中特别需要注意差分对的布线。

差分对是通过两条完全互补信号线驱动的。

差分对可以很好的避免噪声干扰和改进S/N率。

然而差分对信号线对布线有特别高的要求:1、两条线必须尽可能靠近布线;2、两条线必须长度完全一致;在两个没排列在一起的器件间布差分对信号线如何合理的布线是一个关键问题。

上图a中由于两条信号线的长度不一致,将会出现一些不确定风险。

正确的布线应采取上图b中的方式。

在差分对布线中的通用规则是:保持两条信号线同等间距并相互靠近。

5、串扰在PCB设计中,串扰问题是另一个值得关注的问题。

下图中显示出在一个PCB中相邻的三对并排信号线间的串扰区域及关联的电磁区。

当信号线间的间隔太小时,信号线间的电磁区将相互影响,从而导致信号的恶化,这就是串扰。

串扰可以通过增加信号线间距解决。

然而,PCB设计者通常受制于日益紧缩的布线空间和狭窄的信号线间距;由于在设计中没有更多的选择,从而不可避免的在设计中引入一些串扰问题。

显然,PCB设计者需要一定的管理串扰问题的能力。

这些年出了许多可靠间距的相关规则。

而一个通常业界认可的规则是3W规则,即相邻信号线间距至少应为信号线宽度的3倍。

然而,实际中可接受的信号线间距依赖于实际的应用、工作环境及设计冗余等因素。

信号线间距从一种情况转变成另一种以及每次的计算。

因此,当串扰问题不可避免时,就应该对串扰定量化。

这都可以通过计算机仿真技术表示。

利用仿真器,设计者可以决定信号完整性效果和评估系统的串扰影响效果。

6、电源退耦电源退耦是现在数字电路设计中标准惯例,在此提及将有助于减少电源线上噪声问题。

一个干净的电源对设计一个高性能电路至关重要。

迭加在电源上的高频噪声将会对相邻的每个数字设备都会带来问题。

典型的噪声来源于地弹、信号辐射或者数字器件自身。

最简单的解决电源噪声方式是利用电容对地上的高频噪声退耦。

理想的退耦电容为高频噪声提供了一条对地的低阻通路,从而清除了电源噪声。

依据实际应用选择退耦电容,大多数的设计者会选择表贴电容在尽可能靠近电源引脚,而容值应大到足够为可预见的电源噪声提供一条低阻对地通路。

采用退耦电容通常会遇到的问题是不能将退耦电容简单的当成电容。

有以下几种情况:a、电容的封装会导致寄生电感;b、电容会带来一些等效电阻;c、在电源引脚和退耦电容间的导线会带来一些等效电感;d、在地引脚和地平面间的导线会带来一些等效电感;由此而引发的效应:a、电容将会对特定的频率引发共振效应和由其产生的网络阻抗对相邻频段的信号造成更大的影响;b、等效电阻(ESR)还将影响对高速噪声退耦所形成的低阻通路;以下总结了由此对一个数字设计者产生的效应:a、从器件上Vcc和GND引脚引出的引线需要被当作小的电感。

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