高頻傳輸介質(zhì)使接收器難以解釋正確的信息。由于傳輸介質(zhì),發(fā)生以下傳輸損耗:
1.1 介電吸收:高頻介質(zhì)中的信號(hào)使PCB介電材料吸收信號(hào)能量。它降低了信號(hào)強(qiáng)度。只能通過(guò)選擇理想的PCB材料來(lái)控制它。
1.2集膚效應(yīng):高頻信號(hào)還負(fù)責(zé)產(chǎn)生電流值變化的波形。此類信號(hào)具有其自感值,該值會(huì)在高頻下引發(fā)增加的感抗。它會(huì)減少PCB表面的導(dǎo)電面積,增加電阻并降低信號(hào)強(qiáng)度??梢酝ㄟ^(guò)增加磁道寬度來(lái)減小趨膚效應(yīng),但并非總是可行的。
高速PCB設(shè)計(jì)中的衰減控制
除了精心選擇PCB絕緣體材料和走線布局外,還可以通過(guò)包括可編程差分輸出電壓,預(yù)加重和接收器均衡來(lái)降低信號(hào)衰減。差分輸出電壓的增加有助于改善接收器處的信號(hào)。預(yù)加重是僅通過(guò)增加第一個(gè)發(fā)射符號(hào)的電平來(lái)增強(qiáng)高頻信號(hào)分量的方法。接收器均衡電路衰減低頻信號(hào)分量,以覆蓋傳輸線損耗。
2.高速PCB設(shè)計(jì)中的串?dāng)_
作為電子行業(yè)的狂熱者,我們都知道電流(例如信號(hào))何時(shí)通過(guò)電線傳播,并在其附近產(chǎn)生磁場(chǎng)。如果附近有兩條導(dǎo)線,則這兩個(gè)磁場(chǎng)有可能相互作用,從而導(dǎo)致兩個(gè)信號(hào)之間的能量交叉耦合,稱為串?dāng)_。顯著地,電感耦合(由來(lái)自空閑導(dǎo)線上的源導(dǎo)線的磁場(chǎng)感應(yīng)的電流)和電容耦合(當(dāng)空閑導(dǎo)線暴露于與源中電壓的變化率成比例的電流量時(shí)的電場(chǎng)的耦合)導(dǎo)線)會(huì)導(dǎo)致串?dāng)_的能量交叉耦合。
串?dāng)_有兩種類型:垂直和水平。垂直串?dāng)_是由其他層或中間層上的信號(hào)引起的,而同一層或內(nèi)層上的信號(hào)則引起水平串?dāng)_。
注意:最大串?dāng)_值是接收器上的預(yù)期電壓與接收器閾值之間的差。
3.1高速PCB設(shè)計(jì)中的串?dāng)_控制。
可以通過(guò)增大走線間距,在各層之間放置接地層以及使用低介電材料來(lái)防止串?dāng)_。
3.1.1 跡線間距:兩條跡線之間的中心間距應(yīng)至少為其跡線寬度的3倍。在不影響兩條走線之間的距離的情況下,將走線與接地平面之間的距離減小至10密耳有助于減輕串?dāng)_。
跡線分離可以減少高速PCB中的串?dāng)_。
3.1.2 實(shí)心接地層的放置:通過(guò)在層之間放置實(shí)心接地層,可以防止不同層之間的串?dāng)_。盡管增加平面會(huì)增加成本,但它們解決了SI問題,例如控制走線阻抗,減少旁路電容器電流環(huán)路和電源阻抗等。
3.1.3 低介電常數(shù)材料:低介電常數(shù)材料可通過(guò)減少走線之間的互電容/雜散電容來(lái)克服串?dāng)_。
4.直角走線和過(guò)孔對(duì)高速PCB設(shè)計(jì)的影響
走線布線和通孔位置會(huì)通過(guò)增加反射,串?dāng)_和更改阻抗值來(lái)影響信號(hào)完整性。具有直角的走線會(huì)導(dǎo)致更多的輻射,因?yàn)樗鼤?huì)增加拐角區(qū)域的電容值,從而導(dǎo)致特性阻抗發(fā)生變化,然后反射。
解決方案:可以通過(guò)將直角彎曲替換為兩個(gè)45度角來(lái)最小化反射。為了獲得最小的阻抗變化,圓形彎曲布線是最佳的。
在拐角處,高速信號(hào)應(yīng)改為45°彎曲。
通孔對(duì)于布線很重要,但通孔會(huì)增加電感和電容值。這會(huì)改變特性阻抗值,從而增加反射。
過(guò)孔還會(huì)增加走線長(zhǎng)度。請(qǐng)勿在不同的走線中添加過(guò)孔。
5.在高速PCB設(shè)計(jì)中使用不同的布線技術(shù)
正交路由可將信號(hào)定向到不同的層上,并最大程度地減少耦合區(qū)域。
最小化信號(hào)之間的平行游程長(zhǎng)度(>500密耳)。
減少驅(qū)動(dòng)器扇出(負(fù)載數(shù)量)。
責(zé)任編輯:tzh
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