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如何避免高速PCB设计中的传输线效应?

编辑:PCB    来源:未知    发布时间:2020-03-06 10:51    浏览量:
     1:抑制电磁干扰的方法信号完整性问题的良好解决方案将改善PCB板(EMC)的电磁兼容性。其中最重要的是确保PCB板具有良好的接地。使用具有接地层的信号层进行复杂设计是非常有效的。另外,电路板最外层信号的最小密度也是减少电磁辐射的好方法,这种方法可以采用“表面积层”技术“构建”设计来做PCB。表面区域层是通过在普通工艺PCB上添加薄绝缘层和用于穿过这些层的微孔组合来实现的,电阻和电容可以埋在表面下,并且单位面积上的线密度将几乎增加一次,从而减少了PCB的体积。 PCB面积的减小对布线的拓扑结构有很大影响,这意味着缩小电流环路并缩小支路的长度,而电磁辐射与电流电路的面积大致成比例,而体积小功能意味着可以使用高密度PIN封装器件,从而减少连接长度,从而减少电流环路,改善电磁兼容特性。
     2:严格控制关键网络线路长度如果设计中存在高速跳边,则必须考虑PCB板上传输线路影响的问题。现在常用的具有高时钟频率的快速集成电路芯片存在这样的问题。解决这个问题有一些基本原则:如果使用CMOS或TTL电路进行设计,工作频率小于10MHz,接线长度不应大于7英寸。 50MHz布线长度的工作频率不应大于1.5英寸。如果工作频率达到或超过75MHz,则接线长度应为1英寸。 GaAs芯片的最大布线长度应为0.3英寸。如果超过该标准,则传输线存在问题。
     3:合理规划线路的拓扑结构另一种解决传输线路效果的方法是选择正确的布线路径和终端拓扑结构。行走线的拓扑结构是指网线的布线顺序和布线结构。当使用高速逻辑器件时,除非布线支路的长度保持很短,否则边沿的快速变化信号将被信号干线上的支线失真。
     通常,PCB布线使用两种基本拓扑结构:菊花链(菊花链)布线和星形(星形)布线。对于菊花链布线,布线从驱动端开始并依次到达每个接收端。如果使用串联电阻来改变信号特性,则串联电阻的位置应靠近驱动端。菊花链布线在控制线路的高次谐波干扰方面效果最佳。但这种布线方式具有最低的布顿率并且不容易100%布通过。
     在实际设计中,大家要使菊花链布线的分支长度尽可能短,安全长度值应为:Stub Delay <= Trt * 0.1。例如,高速TTL电路中的分支末端长度应小于1.5英寸。这种拓扑结构消耗的布线空间更少,并且可以通过单个电阻匹配来结束。
     然而,这种布线结构使得不同信号接收端的信号接收不同步。星形拓扑可以有效地避免时钟信号的不同步骤的问题,但是很难在高密度PCB板上手动完成布线。使用自动接线装置是完成星形接线的最佳方法。每个分支都需要终端电阻。终端电阻的电阻值应与连接的特征阻抗相匹配。 
     这可以手动计算,并且特征阻抗值和终端匹配电阻值也可以通过CAD工具计算。在上面的两个例子中,使用简单的终端电阻器,并且实际上可以选择更复杂的匹配终端。第一个选项是RC匹配终端。 RC匹配端子可以降低功耗,但只能用于信号工作更稳定的情况。这种方法最适合匹配时钟线信号。
     缺点是RC匹配端子中的电容可能影响信号的形状和传播速度。串联电阻匹配端子不会产生额外的功耗,但会减慢信号的传输速度。该方法用于总线驱动电路,对时间延迟影响很小。
串联电阻匹配端子的优点是可以减少电路板上使用的器件数量和连接密度。最后一种方法是分离匹配终端,这样匹配元件需要放置在接收端附近。优点是它不会降低信号并且可以很好地避免噪声。
     典型的TTL输入信号(ACT,HCT,FAST)。此外,还必须考虑端子匹配电阻的封装类型和安装类型。 SMD表面贴装电阻通常具有比通孔元件更低的电感,因此SMD封装元件是首选。
     如果选择常见的直插式电阻,还有两种安装选项:垂直和水平。垂直安装方法中的电阻器的短安装销减小了电阻器和电路板之间的热阻,使得电阻器的热量更容易排放到空气中。但是,较长的垂直安装会增加电阻器的电感。由于安装低,水平安装模式的电感较低。

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