PCB设计指南,如何提高信号完整性

制定了PCB设计指南,作为电路设计工程师达到行业标准的基准。遵循这些准则将确保更好的可制造性和稳健的产品性能。改进产品可测试性和可制造性的设计准则。他们的特色建议,以提高信号完整性和电磁兼容性(EMC)的印刷电路板,从而提高一个产品的整体性能。本文将概述各种PCB设计指南,以提高PCB的信号完整性。遵循这些指导方针将有助于工程师 PCB制造 .

PCB信号完整性

信号完整性是指从驱动器通过输电线路向接收器传输的电信信号的能力,没有任何扭曲。扭曲信号会对板上的相邻信号产生噪声,降低电路运行的整体效率。在高速电路的情况下,信号失真变得很明显,并会损害电路板的整体性能。

因此,设计一个符合必要监管标准的PCB是很重要的。设计良好的电路板具有稳健的信号完整性,将避免任何信号退化由于衰减,地面反弹和阻抗中断。

如果电路设计只包括低速信号,那么几乎没有信号完整性问题需要管理。但是在高速设计中,信号会因为较短的上升时间而被扭曲。因此,我们需要了解某些信号完整性的问题,以了解推荐的印刷电路板设计指南。

1. 反射

一部分由源传输到接收器的信号功率被反射回源的过程被称为反射。它会引起振动,从而导致信号失真.每当电路中出现阻抗变化时,信号轨迹中就会产生反射效应。这反过来又增加了过高和过低的问题。

1. 鸣响、超射和低射

响的 是指由于电路板跟踪中的信号反射而产生电压或电流信号的不希望的振荡。如果传输信号的值超过上升信号中的实际值,则发生过高。同样,当传输信号低于降信号中的实际值时,就会出现下射。所有这些过程扭曲了PCB中的传输信号。

1. 交叉柄

在高速设计中,相邻的信号紧密的路由会不经意间相互影响,导致信号失真。这种变形主要是由于电路板中的电场或磁场耦合造成的。串扰也可能发生在相邻的板层中的信号间。

1. 信号衰减

从来源传输到负载的信号通过电路板导体经历信号衰减或能量损失由于痕量电阻和电路板的介电损失。在高频率下,信号衰减要高得多,需要事先的设计考虑来处理这个问题。

1. 传播延迟和信号偏斜

电路板上信号的传播延迟是指该特定信号从源到负载的传输时间。它取决于电路板介电常数和跟踪几何。当出现延迟不匹配时,信号在一组信号中会出现倾斜。在电路设计中,它显著影响时钟和数据信号的性能.

1. 地面弹跳或同步开关噪音

当多个元件同时在电路板上的高和低状态之间切换时,电源和接地路径的电压下降。这导致降低电压跨功率和接地销的组件.噪音边缘也会减小,这可能导致电路的错误开关。

PCB信号完整性指引

线路阻抗的不连续导致上述大多数信号的完整性问题。这种阻抗不连续发生时,路由信号的情况下,如分支的跟踪,分裂在回波信号路径,并在路径或存根。

减少阻抗不匹配引起的信号失真的指引如下:

· 在源头提供正确的终止电阻。

· 使用较小的微细可见光来显著减少由微细和存根引起的信号扭曲。

· 对存根保持最小的跟踪长度。

· 避免跟踪分支,并使用适当的路由拓扑。

减少串音影响的设计指引如下:

· 在适用的设计部分使用差动信号将抵消串扰效果。

· 最小化并行路由信号的长度。

· 根据路由指南,在最大允许的距离上为相邻信号留出空间.

· 确保输电线路足够接近地面,以避免任何不必要的耦合的相邻信号。

· 对相邻平面信号的正交路由可以在很大程度上避免串扰。

以下是减少信号衰减问题的设计指南:

· 选择低损耗介质材料和最优电阻跟踪,以减少信号衰减误差。

· 在设计中使用放大器和中继器可以提高信号强度。

以下是减少传播延迟和信号偏斜的设计指引:

· 避免使用具有较大介电常数的基板,以帮助减少信号的传播延迟。

· 通过正确的跟踪长度匹配,可以最小化信号总线的倾斜。

减少地面弹跳和开关噪音问题的设计指南如下:

· 在决定板层的堆叠时,将动力和地面飞机靠在一起。

· 解锁电容器不是可选的,必须在当地实施。

· 最好在组件销附近放置解耦帽,并在可能的情况下使用带短引线的设备包。

· 添加必要的限制电流的电阻,以避免短路或过载。

文章展示了 PCB设计指引 有助于改善电路板的信号完整性.它涉及一系列步骤,如基板的选择,堆叠设计,组件考虑和布局设计。此外,还提供了多个模拟工具来分析多用途电路板的信号完整性问题。因此,按照所有这些指导方针,一丝不苟地将导致PCB改进信号的完整性和持久的性能。