了解了串行-并行高速信号,你才能开始PCB布线

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PCB高速信号布线

PCB高速信号布线

PCB高速信号布线PCB是印刷电路板(Printed Circuit Board)的英文缩写,它是现代电子产品设计中不可或缺的一部分。

PCB可以在小面积内集成大量的电子元器件,有效地节省了电路板设计的空间。

在PCB 设计中,电路连接的正确性和可靠性是至关重要的。

其中高速信号线的布线设计尤为重要,因为高速信号线往往具有很高的频率和信号速度,容易受到信号衰减、反射、干扰等各种影响。

PCB高速信号布线的目标是尽量减小信号的反射和传导干扰,并且保持信号的完整性。

这个过程需要考虑多个因素,如信号速度、布线长度、布线材料、针脚间距、信号电平等等。

一、布线长度当高速信号线的长度超过了特定的阈值时,会产生反射和信号失真的问题。

此时需要采取一些措施来保持信号完整性。

其中一种方法是添加阻抗匹配电路,使信号源和负载之间的阻抗匹配。

电阻匹配可以降低信号反射,使信号保持不变。

这种方法的缺点是占用空间、增加功耗,但在高速布线设计中是必要的。

二、地平面高速线和地面之间的几何布局也非常重要。

在同层PCB中,地平面应该保持尽可能的连续,适当的地平面将有助于减少反射和传导干扰。

在多层PCB中,每个逻辑层应该都有一个地面平面来提供良好的集总环境。

一个好的地平面应该是连续的、均匀分布,并且根据需要提供足够的连通电绳。

在高速布线设计中,地平面的设计是必须的。

三、材料在高速布线设计中,选择合适的PCB材料对于保持信号完整性非常重要。

常见的PCB材料有FR-4、Rogers等。

在高速布线设计中,一般采用介电常数低、相对介电常数稳定的材料。

介电常数低可以降低信号的传播延迟,不稳定的相对介电常数会导致信号传播速度的变化,从而影响信号完整性。

四、穿孔的位置当需要在PCB板上穿孔时,应该注意使用穿孔位置对高速信号线的影响。

在PCB板上钻孔时,会产生一些毛刺,这些毛刺有可能对信号完整性产生负面的影响,因此,需要对孔壁进行平整处理。

五、差分布线差分信号传输是现在高速布线的普遍应用。

PCB高速时钟信号布线技术技巧简要分析

PCB高速时钟信号布线技术技巧简要分析

PCB 高速时钟信号布线技术技巧简要分析在PCB 的设计过程中,越来越多的工程师选择合理利用高速时钟信号布线技术,来有效提升其信号传输的有效性和传输速度。

本文将会就PCB 高速时钟信号布线技术的相关技巧,展开简要分析,希望能够对刚刚开始接触PCB 设计工作的新人工程师提供一定的帮助。

相信很多电子工程师都非常明白的一点是,时钟电路的设计和应用在目前覆盖范围最广泛的数字电路中占有非常重要地位。

在未来的DSP 现代电子系统应用设计中,对时钟布线要求也会越来越高。

高速时钟信号线优先级最高,一般在布线时,需要优先考虑系统的主时钟信号线。

高速时钟信号线信号频率高,要求走线尽量地短,保证信号的失真度最小。

在时钟电路的设计中,高频时钟作为一种敏感程度非常高的重要元件,对电路中的噪声干扰特别敏感,这也就需要工程师特别针对高频时钟信号线进行保护和屏蔽,力求将干扰降到最小。

高频时钟主要指的是20MHz 以上的时钟或上升沿少于5ns 的时钟,在进行PCB 布线设计时,高频时钟必须有地线护送,时钟的线宽至少10rail,护送地线的线宽则至少要达到20mil。

高频信号线的保护地线两端必须由过孔与地层良好接触,且每5em 左右要打过孔与地层相连。

地线护送与数据线基本等长,推荐手工拉线。

时钟发送侧必须串接一个22~220Q 左右的阻尼电阻。

在进行PCB 的高速时钟信号走线设计时,工程师需要特别注意,应当将其尽量设计在同一层面上,高速时钟信号线周围尽量没有其他的干扰源和走线。

高频时钟连线建议采用星型连接或采用点对点连接,采用T 型连接要保证等臂长,尽量减少过孔的数量,在晶振或时钟芯片下需敷铜防止干扰。

避免由这些线带来的信号噪声所产生的干扰。

高速PCB电路的布线设计指南

高速PCB电路的布线设计指南

高速PCB设计指南之一第一篇PCB布线在PCB设计中,布线是完成产品设计的重要步骤,可以说前面的准备工作都是为它而做的,在整个PCB中,以布线的设计过程限定最高,技巧最细、工作量最大。

PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。

布线的方式也有两种:自动布线及交互式布线,在自动布线之前,可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线,输入端与输出端的边线应避免相邻平行,以免产生反射干扰。

必要时应加地线隔离,两相邻层的布线要互相垂直,平行容易产生寄生耦合。

自动布线的布通率,依赖于良好的布局,布线规则可以预先设定,包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。

一般先进行探索式布经线,快速地把短线连通,然后进行迷宫式布线,先把要布的连线进行全局的布线路径优化,它可以根据需要断开已布的线。

并试着重新再布线,以改进总体效果。

对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了,它浪费了许多宝贵的布线通道,为解决这一矛盾,出现了盲孔和埋孔技术,它不仅完成了导通孔的作用,还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便,更加流畅,更为完善,PCB 板的设计过程是一个复杂而又简单的过程,要想很好地掌握它,还需广大电子工程设计人员去自已体会,才能得到其中的真谛。

1 电源、地线的处理既使在整个PCB板中的布线完成得都很好,但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,有时甚至影响到产品的成功率。

所以对电、地线的布线要认真对待,把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度,以保证产品的质量。

对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因,现只对降低式抑制噪音作以表述:(1)、众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。

(2)、尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,通常信号线宽为:0.2~0.3mm,最经细宽度可达0.05~0.07mm,电源线为1.2~2.5 mm 对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用)(3)、用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。

高速线路的PCB布线问题

高速线路的PCB布线问题

专家关于高速线路的布线问题解答(二)11。

(1)能否提供一些经验数据、公式和方法来估算布线的阻抗。

(2)当无法满足阻抗匹配的要求时,是在信号线的末端加并联的匹配电阻好,还是在信号线上加串联的匹配电阻好。

(3)差分信号线中间可否加地线答:1.以下提供两个常被参考的特性阻抗公式: a.微带线(microstrip)Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] 其中,W为线宽,T为走线的铜皮厚度,H为走线到参考平面的距离,Er是PCB板材质的介电常数(dielectric constant)。

此公式必须在0.1<(W/H)<2.0及1<(Er)<15的情况才能应用。

b.带状线(stripline)Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W)]} 其中,H为两参考平面的距离,并且走线位于两参考平面的中间。

此公式必须在W/H<0.35及T/H<0.25的情况才能应用。

最好还是用仿真软件来计算比较准确。

2.选择端接(termination)的方法有几项因素要考虑: a.信号源(source driver)的架构和强度。

b.功率消耗(power consumption)的大小。

c.对时间延迟的影响,这是最重要考虑的一点。

所以,很难说哪一种端接方式是比较好的。

3.差分信号中间一般是不能加地线。

因为差分信号的应用原理最重要的一点便是利用差分信号间相互耦合(coupling)所带来的好处,如flux cancellation,抗噪声(noise immunity)能力等。

若在中间加地线,便会破坏耦合效应。

12。

能介绍一些国外的目前关于高速PCB设计水平、加工能力、加工水平、加工材质以及相关的技术书籍和资料吗?答:现在高速数字电路的应用有通信网路和计算机等相关领域。

在通信网路方面,PCB板的工作频率已达GHz上下,迭层数就我所知有到40层之多。

高速电路pcb设计方法与技巧

高速电路pcb设计方法与技巧

高速电路pcb设计方法与技巧
高速电路的PCB设计是一项复杂的任务,需要考虑到信号完整性、电磁兼容性和噪声抑制等因素。

下面列出了一些高速电路PCB设计的方法和技巧:
1. 确定信号完整性要求:根据设计要求和信号频率,确定信号完整性要求,如信号的上升/下降时间、功率边缘、噪声容限等。

2. 选择适当的材料:选择适当的PCB材料,比如具有较低介电常数和损耗因子的高频层压板材料,以提高信号完整性。

3. 排布设计:在PCB布局设计中,将信号线和地线层紧密地排布在一起,以降低传输延迟。

同时,尽量避免信号线交叉和平行布线,以减小串扰干扰。

4. 使用差分信号线:对于高速信号,采用差分信号线可以减少干扰和噪声。

差分信号线需要保持匹配长度和间距,并使用差分对地层。

5. 引脚分布:将相关的信号和地线引脚布局在相邻位置,并使用直接和短的连接,以减小传输延迟。

6. 电源和地线:在PCB设计中,电源和地线是非常重要的。

为了提高电源供应的稳定性和降低噪声,采用分层设计,并保持电源和地线的低阻抗连通。

7. 规避回流路径:设计中应尽量避免信号流经大电流回流路径,以降低电磁干扰。

8. 耦合和终端阻抗:为了提高信号的传输质量,需要合理设计耦合和终端阻抗,并在设计中考虑到信号的反射和幅度损耗。

9. 电磁兼容性:在PCB设计中,应遵循电磁兼容性规范,使用恰当的屏蔽和过滤技术,以减少电磁辐射和敏感性。

10. 仿真和调试:在最终的PCB设计中,使用仿真工具来验证信号完整性和电磁兼容性,并在实际测试中进行调试和优化。

以上是一些高速电路PCB设计的方法和技巧,设计人员可以根据实际需求和设计要求来选择和应用。

高速电路设计中的信号完整性分析与布局布线建议

高速电路设计中的信号完整性分析与布局布线建议

高速电路设计中的信号完整性分析与布局布线建议在高速电路设计中,信号完整性是一个至关重要的问题,它涉及到数据传输的可靠性和性能。

信号完整性分析与布局布线建议是确保电路正常运行的关键步骤。

本文将介绍高速电路设计中信号完整性的概念、分析方法以及布局布线建议。

首先,我们来了解一下信号完整性的概念。

信号完整性是指当信号在电路中传输时,能够保持其原始形状和幅度,不受噪声、时延和串扰等影响的能力。

对于高速电路来说,信号完整性的保持对于数据的正确传输和系统的稳定性至关重要。

在信号完整性分析中,我们首先需要进行信号完整性的建模和仿真。

建模是指将实际电路抽象成等效电路模型,仿真是指通过数学模型和仿真软件来模拟电路的运行。

常用的建模方法有传输线建模和电源/地面建模。

对于传输线建模,我们可以使用传输线模型来描述信号在电路中的传播,例如时域传输线模型和频域传输线模型。

时域传输线模型主要考虑信号的时域特性,通过考虑电感、电容和电阻等参数来模拟信号在电路中的传播。

而频域传输线模型则主要考虑信号的频域特性,通过考虑传输线的频率响应来模拟信号的传播。

电源/地面建模是指将电源和地面系统抽象为等效电路模型。

在高速电路中,电源和地面是信号传输的两个重要参考。

电源/地面的不稳定性会导致信号完整性的丧失。

因此,准确建模和仿真电源/地面系统对于信号完整性的分析非常重要。

在信号完整性分析中,我们还需要考虑一些与电路相关的参数和现象,例如时延、串扰和抖动等。

时延是指信号从输入到输出之间的延迟时间。

在高速电路中,时延不稳定性会导致信号的失真和时序问题。

串扰是指信号之间由于电磁耦合而产生的干扰。

电路中的布线、地线和电源引脚的位置等都会对串扰产生影响。

抖动是指信号的频率和幅度的不稳定性。

在高速电路中,抖动会导致时钟信号失真和时序错误。

为了保证信号完整性,我们可以根据分析的结果提出一些布局布线的建议。

首先,布局布线时应尽量减少传输线的长度和层间距离,从而降低信号的时延和串扰问题。

pcb板布线的基本规则

pcb板布线的基本规则

pcb板布线的基本规则PCB板布线是电子设备设计中非常重要的一环,它的质量直接影响着整个电路的性能和稳定性。

为了确保布线的质量,以下是PCB板布线的一些基本规则。

一、信号线和电源线的分离在PCB板布线时,应将信号线和电源线分开布置。

这样可以避免信号线受到电源线的干扰,保证信号的传输质量。

一般情况下,信号线和电源线应分布在不同的层面,或采用不同的走线方式。

二、信号线和地线的配对布线信号线与地线之间的配对布线可以有效减小信号的串扰和电磁干扰。

在PCB板上,应尽量将信号线与地线紧密相邻,并保持平行走向,以减小信号线的回路面积和电磁辐射。

同时,还应尽量减少信号线与地线之间的交叉,避免形成环路。

三、差分信号线的布线对于差分信号线,应采用平衡布线的方式。

即将正负两个信号线以相同的长度和走线路径布置在板上,以减小信号的传输时间差和共模噪声。

此外,还应尽量减少差分信号线与其他信号线的交叉,以避免干扰。

四、高速信号线的布线对于高速信号线,应采用短、直、宽的布线方式。

短信号线可以减小信号的传输时间,直信号线可以减小信号的传输延迟,宽信号线可以增加信号的传输带宽。

此外,还应尽量减少高速信号线与其他信号线的交叉,避免干扰。

五、规避过孔和过桥在PCB板布线时,应尽量避免过孔和过桥的情况。

过孔会引起信号的串扰和电磁辐射,过桥会增加信号的传输路径和延迟。

因此,应合理规划布线路径,避免过孔和过桥的出现。

六、规避射频干扰射频信号对布线的要求非常高,容易受到干扰。

在PCB板布线时,应尽量避免射频信号线与其他信号线的交叉,减小射频信号的回路面积和电磁辐射。

同时,还应采用屏蔽罩等措施来减小射频信号的干扰。

七、保持布线的对称性在PCB板布线时,应尽量保持布线的对称性。

对称布线可以减小信号的传输差异和串扰,提高信号的稳定性和抗干扰能力。

同时,对称布线还可以减小板上的电磁辐射,提高整个电路的抗干扰能力。

总结起来,PCB板布线的基本规则包括信号线和电源线的分离、信号线和地线的配对布线、差分信号线的布线、高速信号线的布线、规避过孔和过桥、规避射频干扰、保持布线的对称性等。

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。

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了解了串行/并行高速信号,你才能开始PCB布线
做PCB设计的都知道,没有一点高速方面的知识,你就不是一个有经验的PCB 设计工程师。

高速信号常见于各类的串行总线与并行总线,只有你知道是什么总线,你还得知道它跑多快,才能开始进行布线。

什么是串行总线,什么是并行总线?
对于串行总线,并行总线,从字面意义你就知道个大概了。

串行就是数据是一位一位的发送,并行就是数据一组一组的发送。

如下图所示
并行传输最好的例子就是存储芯片DDR,它是有一组数据线D0—D7,加DQS,DQM,这一组线是一起传输的,无论哪位产生错误,数据都不会正确的传送过去,只有重新传输。

所以数据线每根线要等长,必须得绕几下才行。

串行数据就不一样,数据是一位一位的传,位与位之间是没有联系的。

不会因为这位有错误,使下一位不能传输。

并行数据是一组数据其中一位不对,整组数据都不行。

高速并行,串行布线的区别
并行数据因为是一组一组一起传的,每一位都必须是一起传输到位,不能说有一位可以迟到一点,因此一组线之间在PCB布线时就得等长。

不信你来看看下面的几张图
这些弯弯曲曲的线就是为了一组线能等长,所以短的线就必须这样绕几下,是不是看着就有千条蛇在爬,心慌的很。

这就是蛇形线的由来。

串行数据虽说是一位一位的传,不用等长,但也并不是一根线,高速线一般都是走差分线,也就是一正一负两根线。

这是为了提高抗干扰性能。

不过串行总线能走10G,20G的信号,并行总线就不行了。

就让大家来见识一下串行总线的模样吧
看出什么了吗?跟其它布线有不一样吧。

线走的不是一般的45度角,这个其实是10度走。

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