高频布线注意点和技巧方案

1.多层布线
合理选择层数能大幅度降低印版那个中间层尺寸,能充分利用中间层来设置屏蔽,能更好的实现就近接地,能有效的降低寄生电感,能有效缩短信号的传输长度,能最大限度的降低信号间的交叉干扰。
2.引线弯折越少越好
高速电路器件管脚间的引线弯折越少越好。高速电路布线的引线最好采用全直线,需要弯折,可用45°折线或圆弧线。
3.引线越短越好
高速电路器件管脚间的引线越短越好。引线越长,带来的分布电感和分布电容值越大,对系统的高频信号通过产生很多的影响,同时也会改变电路的特性阻抗。
4.引线层间的交替越少越好
高速电路器件管脚间的引线层间交替越少越好。所谓“引线的层间交替越少越好”,是指元件连接过程中所用的过孔越少越好。据侧,一个过孔可带来约0.5pF的分布电容,导致电路的延迟明显增加,减少过孔数目能显著提高速度。
5.注意平行交叉干扰
高速电路布线要注意信号线近距离平行走线所引入的“交叉干扰”,若无法避免平行分布,可在平行信号的反面布置大面积“地”来大幅度减少干扰。同一层内的平行走线几乎无法避免,但是在相邻的两个层,走线的方向务必取为相互垂直。
6.底线包围
底线包围,也称地线隔离,对特别重要的信号线或局部单元实施地线包围的措施。有些信号对要求比较严格,要保证信号不受到干扰,比如时钟信号、告诉模拟信号、微小模拟信号等。为了保护这些信号尽量少受到周围信号线的串扰,可在这些信号走线的外围加上保护的地线,将要保护的信号线加在中间。
7.走线避免成环
各类信号走线不能形成环路,地线也不能形成电流环路。如果产生环路电路,将在系统中产生很大的干扰。
8.布置去耦电容
每个集成电路块的附近应该设置一个或者几个高频去耦电容。为集成片的瞬变电流提供就进的高频通道,使电流不至于通过环路面积较大的供电线路,从而大大减少了向外的辐射噪声。同时由于各集成片拥有自己的高频通道,相互之间没有公共阻抗,抑制了其阻抗耦合。
9.使用高频扼流环节
模拟地线、数字地线等接往公共地线时要用高频扼流环节。在实际装配高频扼流环节时用的网上是中心穿孔有导线的高频铁氧体磁珠.
10.避免分支和树桩
告诉信号布线应尽量避免分支或树桩。树桩对阻抗有很大影响,可以导致信号的反射和过冲,所以我们通常在设计时应避免树桩和分支。采用菊花链的方式,将对信号的影响降低。
11.信号线尽量走在内层
高频信号线走在表层容易产生较大电磁辐射,也容易受到外界电磁辐射或者因此的干扰。将高频信号先布线在电源和地线之间,通过电源还底层对电磁波的吸收,所产生的辐射将减少很多。
合理选择层数能大幅度降低印版那个中间层尺寸,能充分利用中间层来设置屏蔽,能更好的实现就近接地,能有效的降低寄生电感,能有效缩短信号的传输长度,能最大限度的降低信号间的交叉干扰。
2.引线弯折越少越好
高速电路器件管脚间的引线弯折越少越好。高速电路布线的引线最好采用全直线,需要弯折,可用45°折线或圆弧线。
3.引线越短越好
高速电路器件管脚间的引线越短越好。引线越长,带来的分布电感和分布电容值越大,对系统的高频信号通过产生很多的影响,同时也会改变电路的特性阻抗。
4.引线层间的交替越少越好
高速电路器件管脚间的引线层间交替越少越好。所谓“引线的层间交替越少越好”,是指元件连接过程中所用的过孔越少越好。据侧,一个过孔可带来约0.5pF的分布电容,导致电路的延迟明显增加,减少过孔数目能显著提高速度。
5.注意平行交叉干扰
高速电路布线要注意信号线近距离平行走线所引入的“交叉干扰”,若无法避免平行分布,可在平行信号的反面布置大面积“地”来大幅度减少干扰。同一层内的平行走线几乎无法避免,但是在相邻的两个层,走线的方向务必取为相互垂直。
6.底线包围
底线包围,也称地线隔离,对特别重要的信号线或局部单元实施地线包围的措施。有些信号对要求比较严格,要保证信号不受到干扰,比如时钟信号、告诉模拟信号、微小模拟信号等。为了保护这些信号尽量少受到周围信号线的串扰,可在这些信号走线的外围加上保护的地线,将要保护的信号线加在中间。
7.走线避免成环
各类信号走线不能形成环路,地线也不能形成电流环路。如果产生环路电路,将在系统中产生很大的干扰。
8.布置去耦电容
每个集成电路块的附近应该设置一个或者几个高频去耦电容。为集成片的瞬变电流提供就进的高频通道,使电流不至于通过环路面积较大的供电线路,从而大大减少了向外的辐射噪声。同时由于各集成片拥有自己的高频通道,相互之间没有公共阻抗,抑制了其阻抗耦合。
9.使用高频扼流环节
模拟地线、数字地线等接往公共地线时要用高频扼流环节。在实际装配高频扼流环节时用的网上是中心穿孔有导线的高频铁氧体磁珠.
10.避免分支和树桩
告诉信号布线应尽量避免分支或树桩。树桩对阻抗有很大影响,可以导致信号的反射和过冲,所以我们通常在设计时应避免树桩和分支。采用菊花链的方式,将对信号的影响降低。
11.信号线尽量走在内层
高频信号线走在表层容易产生较大电磁辐射,也容易受到外界电磁辐射或者因此的干扰。将高频信号先布线在电源和地线之间,通过电源还底层对电磁波的吸收,所产生的辐射将减少很多。
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关于高频差分线的布线和走线长度匹配方式技巧(用方案1和2)
一般大于5Gbps的高速差分信号对干扰和抖动等都很敏感,因此在设计高速差分信号线布线时,应尽量选用性能良好的微带线和带状线,在整个信号通路上保持一致的阻抗特性。对差分信号线进行布线之前,必须定义好层叠结构,以使走线能够保证严格的阻抗匹配。
由于传输的差分线信号频率很高,两根差分信号必须在长度上尽量匹配,长度失配会产生共模噪声和辐射,严重的失配还会产生抖动(Jitter)和不可预测的时序问题。比如6.25Gbps差分信号来讲,其码元时间长度仅为160ps,而FR4 PCB线路中微带线上的信号大概以每英才180ps的速度传送,因此50mil的布线差别就会导致大约9ps的时序偏移,因此原来在低频差分布线中可以接受的50mil非耦合长度,在高于5Gbps的设计中就会带来时序问题。保持严格的长度匹配,是高速差分布线的首要任务。长度匹配方式有很多种,以下是本人喜欢用到的一些办法,各位如果有更好的方式,可以发上来交流一下:
http://www.allegro-skill.com/data/attachment/forum/201404/14/221915w8ipihl9wl8o8pf9.png
方法1:在差分线的两端换层过孔处进进行匹配
http://www.allegro-skill.com/data/attachment/forum/201404/14/222353n3386zddzd371d33.png
方法2:在差分线的两端通过绕小波进行走线匹配
http://www.allegro-skill.com/data/attachment/forum/201404/14/222550y77ye7damqei7k7m.png
方法3:在差分线两端通过绕大波进行匹配。
一般差分线在出线、拐角、换层的地方容易产生长度误差,因此匹配长度的时候,尽量选择在这些点进行走线长度补偿。
高速差分线除了长度需要控制之外,还需要注意所有信号必须要有一个完整的参考平面,最好是地平面。在低频差分线布线中,有时可以使差分线跨分割,或者通过过孔换到其他层面,因为差分线中的电磁波能量大部分被控制在耦合差分对之间,参考平面的转换对其性能影响不是很大。但是在高于5Gbps的信号中,高频量的辐射和损耗本身就比较严重,就不能按照低频差分的处理方式来处理高频差分。在整个高频差分的布线中,必须保持一个完整并且一致的参考平面,如果没有办法,必须换层或者跨平面,那么最好在两个参考平面之间跨接一个0.01uF的电容,并且使其靠近信号换层处的过孔或者连接器管脚处。
由于传输的差分线信号频率很高,两根差分信号必须在长度上尽量匹配,长度失配会产生共模噪声和辐射,严重的失配还会产生抖动(Jitter)和不可预测的时序问题。比如6.25Gbps差分信号来讲,其码元时间长度仅为160ps,而FR4 PCB线路中微带线上的信号大概以每英才180ps的速度传送,因此50mil的布线差别就会导致大约9ps的时序偏移,因此原来在低频差分布线中可以接受的50mil非耦合长度,在高于5Gbps的设计中就会带来时序问题。保持严格的长度匹配,是高速差分布线的首要任务。长度匹配方式有很多种,以下是本人喜欢用到的一些办法,各位如果有更好的方式,可以发上来交流一下:
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方法1:在差分线的两端换层过孔处进进行匹配
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方法2:在差分线的两端通过绕小波进行走线匹配
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方法3:在差分线两端通过绕大波进行匹配。
一般差分线在出线、拐角、换层的地方容易产生长度误差,因此匹配长度的时候,尽量选择在这些点进行走线长度补偿。
高速差分线除了长度需要控制之外,还需要注意所有信号必须要有一个完整的参考平面,最好是地平面。在低频差分线布线中,有时可以使差分线跨分割,或者通过过孔换到其他层面,因为差分线中的电磁波能量大部分被控制在耦合差分对之间,参考平面的转换对其性能影响不是很大。但是在高于5Gbps的信号中,高频量的辐射和损耗本身就比较严重,就不能按照低频差分的处理方式来处理高频差分。在整个高频差分的布线中,必须保持一个完整并且一致的参考平面,如果没有办法,必须换层或者跨平面,那么最好在两个参考平面之间跨接一个0.01uF的电容,并且使其靠近信号换层处的过孔或者连接器管脚处。