PCB走线的拓扑结构

周五, 22 二月 2019 - 11:49

传输线效应普遍存在于有缺陷高速电路PCB中，其含义为高频电磁波在导电介质中传输时发生的信号发射、干涉、振铃效应、天线效应、衰减、叠加等信号畸变的现象。解决传输线效应的一个有效方法是选择正确的布线路径和终端拓扑结构。

走线的拓扑结构是指一根网线的布线顺序及布线结构。当使用高速逻辑器件时，除非走线分支长度保持很短，否则边沿快速变化的信号将被复杂的分支走线所扭曲。

通常情形下，PCB走线常见的拓扑结构有：

1. 点到点拓扑 
单一驱动器、单一接收器只要在驱动端或接收端进行适当的阻抗匹配，便可以得到较好的信号完整性。
<img alt="点到点拓扑" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="794cb708-f8df-46c4-a31f-ca58cb419be6" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE1%EF%BC%9A1.%20%E7%82%B9%E5%88%B0%E7%82%B9%E6%8B%93%E6%89%91.png" />
2. 菊花链拓扑 
用最短的互连传输线把所有的缓冲器连接起来，但是每个缓冲器最多只能通过两段传输线连接到另外的两个缓冲器，其衍生结构为Fly_by结构。
<img alt="菊花链拓扑" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="7a60109b-3a3e-4ec5-a7d2-85550d9b64a0" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE2%EF%BC%9A%E5%8E%9F%E5%A7%8B%E7%9A%84%E8%8F%8A%E8%8A%B1%E9%93%BE.png" />
后来就衍变成了如下我们熟悉的结构。
<img alt="tu " data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="f11749db-eded-463f-b1a1-e106f1f04052" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE_0.png" />
3. 星形拓扑 
从主驱动器开始，一个信号驱动器驱动多个信号接收器，并要求多个信号接收器同时接收信号时，每个分支的接收端负载和走线长度尽量保持一致，终端电阻的阻值应和连线的特征阻抗相匹配。星形拓扑结构可以有效地避免时钟信号的不同步问题。
<img alt="星形拓扑" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="4b059a3b-a124-4c3e-9bb2-1993d8d56668" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE3%EF%BC%9A%E6%98%9F%E5%BD%A2%E6%8B%93%E6%89%91_0.png" />
4. 远端簇形（远端分支） 
与星形很相似，不同之处在于后端连入的驱动器通过一段较长的传输线簇笼在一起。在这种拓扑结构中，要限制远端分支的长度，使分支上的传输延时小于信号的上升或下降时间。
<img alt="远端簇形" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="ccb56fe0-9330-4b99-bd21-b86331d19455" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE4%EF%BC%9A%E8%BF%9C%E7%AB%AF%E7%B0%87%E5%BD%A2.png" />
5. 周期性负载 
周期性负载的拓扑结构，要求每段分支的长度足够小，使分支上的传输延时小于信号的上升或下降时间。其分支传输线的特征阻抗要比主干传输线的特征阻抗小，传输速率也比原来的低，因此在进行阻抗匹配时要注意。
<img alt="周期性负载" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="78579273-d9d1-48f4-b08d-793698c67887" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE5%EF%BC%9AT%E5%BD%A2%E6%8B%93%E6%89%91%E7%BB%93%E6%9E%84.png" />
文章来源：电子工程之家