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          PCB差分信號設計中幾個常見的誤區

          返回列表 來源:一順電子 瀏覽:0 發布日期:2019-01-04 16:29:15【

           下面重點討論一下PCB差分信號設計中幾個常見的誤區。

          【深圳PCB線路板-雙層線路板-多層線路板】
           
          誤區一:認為差分信號不需要地平面作為回流路徑,或者認為差分走線彼此為對方提供回流途徑。造成這種誤區的原因是被表面現象迷惑,或者對高速信號傳輸的機理認識還不夠深入。差分電路對于類似地彈以及其它可能存在于電源和地平面上的噪音信號是不敏感的。地平面的部分回流抵消并不代表差分電路就不以參考平面作為信號返回路徑,其實在信號回流分析上,差分走線和普通的單端走線的機理是一致的,即高頻信號總是沿著電感最小的回路進行回流。最大的區別在于差分線除了有對地的耦合之外,還存在相互之間的耦合,哪一種耦合強,哪一種就成為主要的回流通路。
           
          在PCB電路設計中,一般差分走線之間的耦合較小,往往只占10~20%的耦合度,更多的還是對地的耦合,所以差分走線的主要回流路徑還是存在于地平面。當地平面發生不連續的時候,無參考平面的區域,差分走線之間的耦合才會提供主要的回流通路,盡管參考平面的不連續對差分走線的影響沒有對普通的單端走線來的嚴重,但還是會降低差分信號的質量,增加 EMI,因此要盡量避免。也有些設計人員認為,可以去掉差分走線下方的參考平面,以抑制差分傳輸中的部分共模信號,但從理論上看這種做法是不可取的,阻抗如何控制?不給共模信號提供地阻抗回路,勢必會造成EMI輻射,這種做法弊大于利。
           
          誤區二: 認為保持等間距比匹配線長更重要。在實際的 PCB 布線中,往往不能同時滿足差分設計的要求。由于管腳分布,過孔,以及走線空間等因素存在,必須通過適當的繞線才能達到線長匹配的目的,但帶來的結果必然是差分對的部分區域無法平行。PCB差分走線的設計中最重要的規則就是匹配線長,其它的規則都可以根據設計要求和實際應用進行靈活處理。
           
          誤區三:認為差分走線一定要靠的很近。實際上,讓差分走線靠近無非是為了增強他們的耦合,既可以提高對噪聲的免疫力,還能充分利用磁場的相反極性來抵消對外界的電磁干擾。雖說這種做法在大多數情況下是非常有利的,但不是絕對的,如果能保證讓它們得到充分的屏蔽,不受外界干擾,那么我們也就不需要再通過彼此的強耦合達到抗干擾和抑制 EMI 的目的了。
          那么如何才能保證差分走線具有良好的隔離和屏蔽呢?
           
          增大與其它信號走線的間距是最基本的途徑之一,電磁場能量是隨著距離呈平方關系遞減的,一般線間距超過4倍線寬時,它們之間的干擾就極其微弱了,基本可以忽略。此外,通過地平面的隔離也可以起到很好的屏蔽作用,這種結構在高頻的(10G以上)IC封裝PCB設計中經常會被采用,它被稱為 CPW 結構,可以保證嚴格的差分阻抗控制(2Z0)。
           
          差分走線也可以走在不同的信號層中,但一般不建議這種走法,因為不同的層產生的諸如阻抗、過孔的差別會破壞差模傳輸的效果,引入共模噪聲。
           
          【深圳PCB線路板-雙層線路板-多層線路板】此外,如果相鄰兩層耦合不夠緊密的話,會降低差分走線抵抗噪聲的能力,但如果能保持和周圍走線適當的間距,串擾就不是問題。在一般頻率(GHz 以下),EMI也不會是很嚴重的問題。實驗表明,相距500Mils的差分走線,在3米之外的輻射能量衰減已經達到 60dB時,足以滿足FCC的電磁輻射標準,所以設計者根本不用過分擔心差分線耦合不夠而造成電磁不兼容問題。

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