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高速信号知识科普,每一位PCB设计工程师都要掌握
作者: 来源: 浏览次数: 日期:2021-2-20 9:03:44

高速信号目前已经成为了PCB设计的主流,作为一名PCB工程师,我们除了在实战项目设计中逐步积累高速信号工程经验外,也需要不断刷新自身的知识结构。本文,板儿妹和大家科普一些和高速信号布线相关的知识。

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高速信号的分类

常见的高速信号以物理接口分类,包括:USB、RJ45、S-Video、VGA、DVI、HDMI、PCIe、PCI、SAS/SATA 等;

按照逻辑电平分类,包括:LVDS、CML、PECL等。

高速信号PCB设计流程

1、高速信号前仿真分析

根据硬件电路模块划分与结构初步布局,仿真评估关键高速信号质量是否过关,如果不过关则需要修改硬件模块架构甚至系统架构;仿真信号质量通过的情况下,给出电路板大体模块布局方案及高速信号拓扑结构与设计规则。

2、PCB布局设计

3、PCB布线设计

根据电路板实际布线的情况,如果与前仿真制定的设计规则有出入,则需要再次仿真分析高速信号质量是否满足要求,例如:电路板线路布线密度过高、实际设计的线宽比前仿真设计规则要小、可能造成高速信号线路损耗过大、接收端信号幅度不满足芯片输入要求而导致电路板功能无法实现。

高速信号PCB设计处理原则

通用的高速信号PCB设计处理原则如下: 

(1)层面的选择:处理高速信号优先选择两边是GND的层面处理;

(2)处理时要优先考虑高速信号的总长;

(3)高速信号Via数量的限制:高速信号允许换一次层,换层时加GND VIA,如图

3.jpg

(4)如果高速信号在连接器有一端信号没有与GND相邻PIN时,设计时应加GND VIA如下图:

4.jpg

(5)高速信号在连接器内的走线要求:在连接器内走线要中心出线;

(6)高速信号应设置不耦合长度及本对信号的长度误差,在做长度误差时须考虑是否要加 PIN DELAY;

(7)高速信号处理时尽量收发走在不同层,如果空间有限,需收发同层时,应加大收发信 号的距离;

(8)高速信号离12V要有180 MIL的间距要求,距离时钟信号65mil间距。

知识扩展

PCB设计工程师需要掌握的高速信号知识

(1)信号完整性基础知识

主要包括:传输线基本理论、阻抗控制原理、反射/串扰控制设计方法

(2)电源完整性基础知识

主要包括:电源噪声基本理论、电路板滤波原理与设计方法

(3)PCB 原材料基础知识

主要包括:电路板铜箔、板材的电气特性

(4)信号拓扑结构知识

主要包括:常见的总线类型及 PCB 设计拓扑结构