正在進行中 PCB設計, 電源平面或地平面的分割將導致不完整平面. 以這種管道, 訊號路由時, 其基準面將從一個功率平面交叉到另一個功率平面. 這種現象稱為訊號交叉分割.
交叉分割現象示意圖
交叉分割可能與低速訊號無關,但在高速數位信號系統中,高速訊號以基準面作為返回路徑,即回流路徑。 當基準面不完整時,可能會發生以下不利影響:
導致接線阻抗不連續;
容易引起訊號之間的串擾;
引起訊號之間的反射;
新增電流回路面積,新增回路電感,使輸出波形容易振盪;
它新增了對空間的輻射干擾,並易受空間磁場的影響;
新增磁場與板上其他電路耦合的可能性;
回路電感器上的高頻壓降構成共模輻射源,通過外部電纜產生。
囙此,PCB佈線應盡可能靠近平面,避免交叉。 如果需要穿過隔板或不能靠近電源接地層,則這些條件僅在低速訊號線中允許。
設計中的交叉分割處理
如果PCB設計中不可避免地出現交叉分割,該如何處理? 在這種情況下,需要縫合分割以為訊號提供較短的回流路徑。 常用的處理方法包括新增縫紉電容和電橋。
粘貼電容器
通常,在訊號分區上放置一個0402或0603陶瓷電容器,電容為0.01uF或0.1uF。 如果空間允許,可以添加更多此類電容器。
同時,儘量保證訊號線在200mil的縫製電容範圍內,距離越小越好; 電容器兩端的網絡對應於訊號通過的基準面網絡。 請參見下圖中連接在電容器兩端的網絡,以及以兩種顏色突出顯示的兩個不同網絡:
交流道的提速
通常在訊號層“包裹地面處理”交叉分段訊號,或包裹其他網絡的訊號線。 這條“包裹地面”的線應該盡可能厚。 此處理方法請參見下圖。
高速訊號佈線技巧
多層佈線
高速訊號佈線電路往往集成度高、佈線密度大,使用多層板不僅是佈線的必要條件,也是减少干擾的有效手段。
合理選擇層可以大大减小電路板的尺寸,充分利用中間層設定遮罩,實現最近接地,有效降低寄生電感,有效縮短訊號的傳輸長度,並大大减少訊號之間的交叉干擾。
你越少領先,就越好
高速電路器件引脚之間的引線彎曲越小越好。
高速訊號佈線電路的佈線導線採用全線,需要轉彎,可以是45°折線或弧線轉彎,這一要求在低頻電路中僅用於提高鋼板的固定强度。
然而,在高速電路中,滿足這一要求可以减少高速訊號的外部傳輸和耦合,並减少訊號的輻射和反射。
領先越短越好
高速訊號佈線電路部件針腳之間的引線越短越好。
引線越長,分佈電感和電容值越大,高頻訊號對系統的影響很大,還會改變電路的特性阻抗,導致系統反射、振盪等。
鉛層之間的交替越少越好
高速電路器件引脚之間的導線層交替越少越好。
所謂“盡可能少的導線層交替”是指用盡可能少的孔連接部件。
據量測,單孔可以帶來約0.5 pF的分佈電容,導致電路延遲顯著增加,减少孔數可以顯著提高速度。
注意平行交叉干擾
在高速訊號佈線中,應注意訊號線緊密平行佈線引起的“交叉干擾”。 如果無法避免並行分佈,則可以在並行訊號線的另一側佈置大面積的“地”,以大大减少干擾。
避開樹枝和樹樁
高速訊號佈線應盡可能避免分支或短截線形成。
殘端對阻抗有很大影響,並可能導致訊號反射和超調,囙此在我們的設計中通常應避免殘端和分支。
菊花鏈佈線將减少對訊號的影響。
訊號電纜應盡可能穿過內層
在表面行走的高頻訊號線容易產生較大的電磁輻射,也容易受到外部電磁輻射或因素的干擾。
如果高頻訊號電纜在電源和地線之間佈線,則電源和底層產生的輻射將通過吸收電磁波而减少