高速信号走线该怎么走？这些规则必须要注意

周一, 8 七月 2019 - 09:45

规则一：高速信号走线屏蔽规则
<img alt="高速信号走线屏蔽规则" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="6f586cd2-5e0d-4ccc-be45-8f694ae40e36" src="/sites/default/files/inline-images/%E8%A7%84%E5%88%99%E4%B8%80%EF%BC%9A%E9%AB%98%E9%80%9F%E4%BF%A1%E5%8F%B7%E8%B5%B0%E7%BA%BF%E5%B1%8F%E8%94%BD%E8%A7%84%E5%88%99.jpg" />
如上图所示：

在高速的PCB设计中，时钟等关键的高速信号线，走需要进行屏蔽处理，如果没有屏蔽或只屏蔽了部分，都是会造成EMI的泄漏。

建议屏蔽线，每1000mil，打孔接地。

规则二：高速信号的走线闭环规则

由于PCB板的密度越来越高，很多PCB LAYOUT工程师在走线的过程中，很容易出现这种失误，如下图所示：
<img alt="高速信号的走线闭环规则" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="3637f2bf-b2e9-4d77-98e6-bb25e58974c9" src="/sites/default/files/inline-images/%E8%A7%84%E5%88%99%E4%BA%8C%EF%BC%9A%E9%AB%98%E9%80%9F%E4%BF%A1%E5%8F%B7%E7%9A%84%E8%B5%B0%E7%BA%BF%E9%97%AD%E7%8E%AF%E8%A7%84%E5%88%99.jpg" />
时钟信号等高速信号网络，在多层的PCB走线的时候产生了闭环的结果，这样的闭环结果将产生环形天线，增加EMI的辐射强度。

规则三：高速信号的走线开环规则

规则二提到高速信号的闭环会造成EMI辐射，同样的开环同样会造成EMI辐射，如下图所示：
<img alt="高速信号的走线开环规则" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="6308f13d-8e56-4338-81e5-1aff6aff942b" src="/sites/default/files/inline-images/%E8%A7%84%E5%88%99%E4%B8%89%EF%BC%9A%E9%AB%98%E9%80%9F%E4%BF%A1%E5%8F%B7%E7%9A%84%E8%B5%B0%E7%BA%BF%E5%BC%80%E7%8E%AF%E8%A7%84%E5%88%99_0.jpg" />
时钟信号等高速信号网络，在多层的PCB走线的时候产生了开环的结果，这样的开环结果将产生线形天线，增加EMI的辐射强度。在设计中我们也要避免。

规则四：高速信号的特性阻抗连续规则

高速信号，在层与层之间切换的时候必须保证特性阻抗的连续，否则会增加EMI的辐射，如下图：
<img alt="高速PCB设计的布线方向规则" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="a4e8a5a0-4d6b-4da5-aa68-086eda21b374" src="/sites/default/files/inline-images/%E8%A7%84%E5%88%99%E4%BA%94%EF%BC%9A%E9%AB%98%E9%80%9FPCB%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E7%9A%84%E5%B8%83%E7%BA%BF%E6%96%B9%E5%90%91%E8%A7%84%E5%88%99_0.jpg" />
也就是：同层的布线的宽度必须连续，不同层的走线阻抗必须连续。

规则五：高速PCB设计的布线方向规则

相邻两层间的走线必须遵循垂直走线的原则，否则会造成线间的串扰，增加EMI辐射，如下图：
<img alt="高速信号的特性阻抗连续规则" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="2facdc29-4aad-4edb-b767-853ba155333c" src="/sites/default/files/inline-images/%E8%A7%84%E5%88%99%E5%9B%9B%EF%BC%9A%E9%AB%98%E9%80%9F%E4%BF%A1%E5%8F%B7%E7%9A%84%E7%89%B9%E6%80%A7%E9%98%BB%E6%8A%97%E8%BF%9E%E7%BB%AD%E8%A7%84%E5%88%99_0.jpg" />
相邻的布线层遵循横平竖垂的布线方向，垂直的布线可以抑制线间的串扰。

规则六：高速PCB设计中的拓扑结构规则

在高速PCB设计中有两个最为重要的内容，就是线路板特性阻抗的控制和多负载情况下的拓扑结构的设计。在高速的情况下，可以说拓扑结构的是否合理直接决定，产品的成功还是失败。
<img alt="高速PCB设计中的拓扑结构规则" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="5bf26798-2d19-402c-bb47-87433fe9bca4" src="/sites/default/files/inline-images/%E8%A7%84%E5%88%99%E5%85%AD%EF%BC%9A%E9%AB%98%E9%80%9FPCB%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E4%B8%AD%E7%9A%84%E6%8B%93%E6%89%91%E7%BB%93%E6%9E%84%E8%A7%84%E5%88%99_0.jpg" />
如上图所示，就是我们经常用到的菊花链式拓扑结构。这种拓扑结构一般用于几Mhz的情况下为益。高速的拓扑结构我们建议使用后端的星形对称结构。

规则七：走线长度的谐振规则

检查信号线的长度和信号的频率是否构成谐振，即当布线长度为信号波长1／4的时候的整数倍时，此布线将产生谐振，而谐振就会辐射电磁波，产生干扰。
<img alt="走线长度的谐振规则" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="2f91dc39-b68a-48c8-938e-2779e91e8351" src="/sites/default/files/inline-images/%E8%A7%84%E5%88%99%E4%B8%83%EF%BC%9A%E8%B5%B0%E7%BA%BF%E9%95%BF%E5%BA%A6%E7%9A%84%E8%B0%90%E6%8C%AF%E8%A7%84%E5%88%99_0.jpg" />
规则八：回流路径规则

所有的高速信号必须有良好的回流路径。近可能的保证时钟等高速信号的回流路径最小。否则会极大的增加辐射，并且辐射的大小和信号路径和回流路径所包围的面积成正比。
<img alt="回流路径规则" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="21046a49-36f9-4564-8953-4755adf5b0ea" src="/sites/default/files/inline-images/%E8%A7%84%E5%88%99%E5%85%AB%EF%BC%9A%E5%9B%9E%E6%B5%81%E8%B7%AF%E5%BE%84%E8%A7%84%E5%88%99_0.jpg" />
规则九：器件的退耦电容摆放规则

退耦电容的摆放的位置非常的重要。不合理的摆放位置，是根本起不到退耦的效果。退耦电容的摆放的原则是：靠近电源的管脚，并且电容的电源走线和地线所包围的面积最小。
<img alt="器件的退耦电容摆放规则" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="e78ba978-f9ac-4f5f-bd90-a53eed484036" src="/sites/default/files/inline-images/%E8%A7%84%E5%88%99%E4%B9%9D%EF%BC%9A%E5%99%A8%E4%BB%B6%E7%9A%84%E9%80%80%E8%80%A6%E7%94%B5%E5%AE%B9%E6%91%86%E6%94%BE%E8%A7%84%E5%88%99_0.jpg" />
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