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PCB技術

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PCB信號越過分界線如何處理?
2020-09-11
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Author:Dag      Share


PCB設計過程中,電源平面或地平面的劃分都會導致平面不完整。當信號被路由時,其參考平面將從一個電源平面跨越到另一個電源平面。這種現象稱為信號交叉分割。

 PCB信號越過分界線.jpg

交叉分割現象示意圖

在高速數字信號系統中,高速信號以參考平面為返迴路徑,即返迴路徑。當參考平面不完整時,會出現以下不良影響:

會造成佈線的阻抗不連續;

容易造成信號間串擾;

會引起信號之間的反射;

增加電流的迴路面積和電感,使輸出波形容易振盪;

同時,容易受到空間磁場的影響;

增加磁場與板上其他電路耦合的可能性;

環路電感上的高頻壓降形成共模輻射源,並通過外部電纜產生共模輻射。

因此,PCB佈線應盡量靠近平面,避免交叉分割。這些條件只允許在低速信號線中,如果它們必須跨越分區或不能靠近電源的地平面。

設計中跨度分割的處理

PCB設計中不可避免的交叉分割如何處理?在這種情況下,需要縫合分段以提供信號的短返迴路徑。常見的處理方法是加縫紉電容器和跨線橋接。

,拼接電容

通常在信號截面處放置一個0402或0603封裝的陶瓷電容。電容的電容值為0.01uF或0.1uF。如果空間允許,可以再添加幾個這樣的電容器。

同時盡量保證信號線在縫紉電容200mil範圍內,距離越小越好;而電容兩端的網絡對應於信號通過的參考平面的網絡。見下圖中電容兩端連接的網絡,顏色鮮豔的兩個不同網絡:

跨線橋接

在信號層中跨分段“分組接地”信號是常見的,或者可能包括其他網絡的信號線。這條“數據包地”線應該盡可能粗。這種處理方法參考下圖。

高速信號佈線技巧

多層佈線

高速信號佈線電路通常集成度高,佈線密度高。使用多層板不僅是佈線的必要,也是減少干擾的有效手段。

合理選擇層數可以大大減小印製板尺寸,充分利用中間層設置屏蔽,更好地實現就近接地,有效降低寄生電感,有效縮短信號傳輸長度,並大大減少信號之間的交叉干擾。

引線彎曲越少越好

高速電路引腳之間的引線彎曲越少越好。

高速信號接線電路的引線採用全直線,需要轉彎,可以45°折線或圓弧轉彎。該要求僅用於提高低頻電路中鋼箔的固定強度。

在高速電路中,滿足這一要求可以減少高速信號的外部發射和耦合,減少信號的輻射和反射。

引線越短越好

高速信號佈線電路的器件引腳之間的引線越短越好。

引線越長,分佈的電感和電容就越大,對系統高頻信號的通過會產生很大的影響,也會改變電路的特性阻抗,導致系統的反射和振盪。

層間交替越少越好

高速電路引腳之間的引線層交替越少越好。

所謂“引線的層間交替越少越好”,是指元件連接過程中使用的過孔越少越好。

實測一個過孔可以帶來0.5pf左右的分佈電容,導致電路延遲顯著增加。減少過孔數量可以顯著提高速度。

注意平行交叉干擾

在高速信號走線中,要注意信號線走近平行走線造成的“交叉干擾”。如果無法避免平行分佈,可以在平行信號線的另一側佈置大面積的“地”,以大大減少干擾。

避免樹枝和樹樁

高速信號接線應避免分支或短截線。

Stump對阻抗的影響很大,會導致信號反射和過衝,所以在設計中要避免stump和branch。

使用菊花鏈接線會減少對信號的影響。

信號線盡量在內層

高頻信號線走地表容易產生較大的電磁輻射,也容易受到外界電磁輻射或因素的干擾。

如果在電源和地線之間鋪設高頻信號線,通過電源和底層對電磁波的吸收,產生的輻射會大大降低。