如何正確在PCB設(shè)計中運用蛇形線
蛇形線其主要目的就是為了調(diào)節(jié)延時,滿足系統(tǒng)時序設(shè)計要求,是Layout中經(jīng)常使用的一類走線方式。
PCB設(shè)計必須要知道:蛇形線會破壞信號質(zhì)量,改變傳輸延時,布線時要盡量避免使用。但實際設(shè)計中,為了保證信號有足夠的保持時間,或者減小同組信號之間的時間偏移,往往不得不故意進行繞線。
蛇形線對信號傳輸?shù)挠绊?,最關(guān)鍵的兩個參數(shù)就是平行耦合長度(Lp)和耦合距離(S),信號在蛇形走線上傳輸時,相互平行的線段之間會發(fā)生耦合,呈差模形式,S越小,Lp越大,則耦合程度也越大。可能會導(dǎo)致傳輸延時減小,以及由于串?dāng)_而大大降低信號的質(zhì)量。在高速PCB設(shè)計中,蛇形線沒有所謂濾波或抗干擾的能力,只可能降低信號質(zhì)量,所以只作時序匹配之用而無其它目的。
PCB上的任何一條走線在通過高頻信號的情況下都會對該信號造成延時,蛇形走線的主要作用是補償“同一組相關(guān)”信號線中延時較小的部分,這些部分通常是沒有或比其它信號少通過另外的邏輯處理;最典型的就是時鐘線,通常它不需經(jīng)過任何其它邏輯處理,因而其延時會小于其它相關(guān)信號.
單位長度的線延遲差也是固定的,延遲跟線寬,線長,銅厚,板層結(jié)構(gòu)有關(guān),但線過長會增大分布電容和分布電感,使其信號質(zhì)量受到影響,所以時鐘IC引腳一般都接RC端接,但蛇形走線并非起電感的作用,相反的,電感會使信號中的上升元中的高次諧波相移,造成信號質(zhì)量惡化,所以要求蛇形線間距最少是線寬的兩倍,信號的上升時間越小就越易受分布電容和分布電感的影響. 因為應(yīng)用場合不同具不同的作用,如果蛇形走線在電腦板中出現(xiàn),其主要起到一個濾波電感的作用,提高電路的抗干擾能力,電腦主機板中蛇形走線的作用主要有兩點:1、阻抗匹配 2、濾波電感.對一些重要信號,要求必須嚴(yán)格等長,以消除時滯造成的隱患,繞線是唯一的解決辦法.
若在一般普通PCB板中,是一個分布參數(shù)的 LC 濾波器,還可作為收音機天線的電感線圈,短而窄的蛇形走線可做保險絲等等.
采用蛇行線的確有助于提高主板、顯卡的穩(wěn)定性,有助于消除長直線在電流通過時產(chǎn)生的電感現(xiàn)象,減輕線與線之間的串?dāng)_問題,這一點在高頻率時表現(xiàn)得尤為明顯.當(dāng)然設(shè)計者也能夠通過減小布線的密度達到相同的效果.
蛇型走線時要注意幾點:
1. 盡量增加平行線段的距離(S),至少大于3H,H指信號走線到參考平面的距離。通俗的說就是繞大彎走線,只要S足夠大,就幾乎能完全避免相互的耦合效應(yīng)。
2. 減小耦合長度Lp,當(dāng)兩倍的Lp延時接近或超過信號上升時間時,產(chǎn)生的串?dāng)_將達到飽和。
3. 高速以及對時序要求較為嚴(yán)格的信號線,盡量不要走蛇形線,尤其不能在小范圍內(nèi)蜿蜒走線。
5. 可以經(jīng)常采用任意角度的蛇形走線,能有效的減少相互間的耦合。
6. 高速PCB設(shè)計中,蛇形線沒有所謂濾波或抗干擾的能力,只可能降低信號質(zhì)量,所以只作時序匹配之用而無其它目的?! ?. 有時可以考慮螺旋走線的方式進行繞線,仿真表明,其效果要優(yōu)于正常的蛇形走線。