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PCB的基本布线原则

  在高速PCB设计过程中,需要了解和遵循以下一些基本原则:
  首先,在信号线的走线过程中,数字与模拟、高速与低速、大电流与小电流、高电压与低电压等不相容的信号线应相互远离,尽量避免长距离的平行走线,尽可能拉开线与线之间的间距以减少电容耦合和电感耦合,信号线与地线及电源线尽量不要交叉,防止产生阻抗不连续点,造成信号的反射。
  其次,信号线在走线过程中不要有分支,否则会破坏导线特性阻抗的一致性,产生信号的谐波与反射现象,并造成信号能量以电磁波的形式发射出去,形成电磁干扰。此外,信号线在走线过程中的拐角不能采用90°直角,应该采用45°拐角或圆弧形拐弯。采用直角转弯的传输线中,在拐角处传输线的有效宽度增大,会产生不需要的寄生抄板电容,直角弯曲相当于在传输线上增加一个容性负载,拐角处的负载电容值可以由式(1)近似计算。此寄生电容不仅造成了传输线上特性阻抗的不连续和信号的反射,同时又增大了信号的上升时间,影响信号的品质。
  (1)式中,w为传输线线宽,单位为inch;er为相对于空气的抄板电导率;Z0为高频特性阻抗,单位为Ω;C为拐角处的负载电容,单位为pF第三,在电源平面和地平面之间使用20-H法则。在高速PCB中,由于磁通耦合,射频电流会存在于电源平面的边缘。此种层间耦合作用称之为fring2ing。当采用高速逻辑及高频时钟信号时,电源平面间会互相耦合射频电流并幅射至空间中。为了减少电磁辐射,所有电源平面应较相邻之地平面小20H,其中,H是电源平面与之最近的地平面之间的距离,此规则即称为20-HRule。磁通分布临界效应发生在10-H左右,采用20-Hrule可以实现约70%之通量边界(fluxboundary),若要达到98%之通量则边界须100-H。
  在使用20Hrule时,若有元件的power接脚处在Power平面的缩进无铜箔区域内时,power平面可以突出一点以连接至该组件,在此处可以突破20Hrule的限制。此外还需注意的是,当使用20-HRule时,在相邻于Power层的信号层上,任何处于Power平面缩进无铜箔区域上的信号布线应重新布线,使其可相邻于一个完整的Power平面。
  第四,对时钟信号线、差分信号线、复位信号线等关键信号线在布线时应遵循"3W法则"。"3W法则"是指信号线间的分隔距离应三倍于信号线抄板的宽度,由中线量到中线进行测量。或表述为信号线之间的分隔距离应两倍于单一信号线的宽度。