搞高速PCB设计,不得不说一下的是传输线!

随着现在产品信号频率往G级频率发展,在PCB上的走线,并不是简单的连线而己,而是应该叫它传输线。在PCB中有各种线,每根线长短又不一样。对于低频来说,线的长短,对于信号传输来说,不值一提。但现在高频产品中信号频率达到G级。信号周期只有几纳秒。信号在一根几米长的线与一根只有几MM长的线传输时间差可能就会产生几纳秒。那这个几纳秒时间差,对于G级频率的信号来说,就会产生时序问题了。在这种情况下,在PCB中的线就该叫传输线了。

高速PCB设计,首先要知道什么是传输线。信号会产生反射,就是因为PCB上的走线是有一定阻抗的,线上阻抗与输出端的阻抗不匹配,才会导致信号反射。信号在PCB中传输会有延时,如果时序没有匹配,系统就会罢工。这都是因为传输线产生的问题。

传输线首先要考虑的一个问题就是阻抗。每一根传输线都有一个阻抗。

搞高速PCB设计,不得不说一下的是传输线!

这是特征阻抗,大家记住,大多数书中说的阻抗,一般就是指特征阻抗。从公式中可以注意到一点,特征阻抗与线的长短没有关系。一般PCB设计中有几组阻抗如下

1,单端阻抗 50欧姆,一般都是射频http://www.eda365.com/forum-198-1.html之类的

2,单端阻抗60欧姆,一般是DDR信号

3,差分阻抗100欧姆,例如网线,时钟线,HDMI

4,差分阻抗90欧姆,一般就是USB线。

要高速PCB设计中,这些传输线阻抗必须满足。信号性能才能达到最佳。

传输线另一个需要考虑就是就是信号传输延时,在一些内存中,信号的读取,都是有严格的时序的,信号在PCB中传输线中的传输延时必须计算在里面。在每个芯片DATASHEET中都有相应的参数,比如保持时间,建立时间等。必须满足这些参数,系统才能稳定运行。

对于PCB走线来说,传输线可以分为二种:

1,微带线-microstrip

2,带状线-stripline

那微带线(microstrip)是指PCB中的什么样的线呢?通俗的讲就是PCB中走在顶层或底层的PCB线就是微带线。

带状线(stripline)是指PCB中走在里层的PCB线。

他们各自的阻抗计算公式就不写了,写出来,大家看了也是一头雾水,对我们来说,要的是结果就可以。计算阻抗有专门的阻抗计算软件,比如Polar SI9000。找好相关模型,输入相关参数就能计算出来 。

那他们有什么优缺点呢?

微带线优点是因为微带线是走在顶层或底层,走线时直接可以从一端连到另一端,不用打孔。从而减少了因过孔产生的阻抗突变。缺点是它易受外界干扰,及对外的EMI会高于带状线。

带状线的优点是信号夹在介质中的,在介质中传输会比微带线在空气中传输要快。损耗也会减小。而且不易受外界信号的影响,对外的EMI也会有效被外层的铺地屏蔽掉。缺点就是要增加过孔,阻抗突变点增多。

在高速PCB设计中,如果是4层板以上的PCB,要尽量走带状线,就是说要把高速信号线走到里层去,这样即能减少EMI,EMC,抗干扰能力也加强。

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