解决信号完整性问题的100条通用设计原则(干货)
具有40年研究经验的国际大师Eric Bogatin给出的:100条使信号完整性问题最小化的通用设计原则
本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/201607/293864.htmNo.1 网络信号质量问题最小化
策略---保持信号在整个路径中感受到的瞬态阻抗不变。
设计原则:
1. 使用可控之阻抗布线。
2. 理想情况下,所有的信号应使用低电平平面作为参考平面。
3. 若使用不同的电压平面作为信号的参考平面,则这些平面之间必须是紧耦合。为此,用最薄的介质材料将不同的电压平面隔开,幷使用多个传感量小的去耦合电容。
4. 使用2D场求解工具计算给定特性阻抗的叠层设计规则,其中包括阻焊层和布线厚度的影响。
5. 在点到点的拓扑结构中,无论单向还是双向,都要使用串联端接策略。
6. 在多点总线中要端接总线上的所有节点。
7. 保持桩线的时延小于最快信号的上升时间的20%。
8. 终端电阻应尽可能接近封装焊盘。
9. 如果10pF电容的影响不要紧,就不用担心拐点的影响。
10. 每个信号都必须有返回路径,它位于信号路径的下方,其宽度至少是信号线宽的三倍。
11. 即使信号路径布线绕道进行,也不要跨越返回路径上的突变处。
12. 避免在信号路径中使用电气性能变化的布线。
13. 保持非均匀区域尽量短。
14. 在上升时间小于1 ns的系统中,不要使用轴向引脚电阻,应使用SMT电阻幷使其回路电感最少。
15. 当上升时间小于150 ps时,尽量减小终端SMT电阻的回路电感,或者采用集成电阻以及嵌入式电阻。
16. 过孔通常呈现容性,减少捕获焊盘和增加反焊盘出砂孔的直径可以减少过孔的影响。
17. 可以考虑给低成本线接头的焊盘添加一个小电容来补偿它的高电感。
18. 在布线时,使所有差分对的差分阻抗为一常量。
19. 在差分对中尽量避免不对称性,所有布线都应该如此。
20. 如果差分对中的线距发生改变,也应该调整线宽来保持差分阻抗不变。
21. 如果在差分对的一根线上添加一根时延线,则应添加到布线的起始端附近,幷且要将这一区域内的线条间进行去耦合。
22. 只要能保持差分阻抗不变,我们可以改变差分对的耦合状态。
23. 一般来说,在实际中应尽量使差分对紧耦合。
24. 在决定到底采用边缘耦合差分还是侧向耦合差分对时,应考虑布线的密度 电路板的厚度等制约条件,以及销售厂家对叠层厚度的控制能力。如果做得比较好,他们是等效的。
25. 对于所有板级差分对,平面上存在很大的返回电流,所以要尽量避免返回路径中的所有突变。如果有突变,对差分对中的每条线要做同样的处理。
26. 如果接收器的共模抑制比很低,就要考虑端接共模信号。端接共模信号幷不能消除共模信号,只是减少振铃。
27. 如果损耗很重要,应尽量用宽的信号线,不要使用小于5mil的布线。
28. 如果损耗很重要,应使布线尽量短。
29. 如果损耗很重要,尽量做到使容性突变最小化。
30. 如果损耗很重要,实际信号过孔使其具有50 ohm的阻抗,这样做意味着可以尽可能减少桶壁尺寸 减小捕获焊盘尺寸 增加反焊盘出砂孔德尺寸。
31. 如果损耗很重要,尽可能使用低损耗因子的叠层。
32. 如果损耗很重要,考虑采用预加重合均衡化措施。
No.2串扰最小化
策略---减少信号路径和返回路径间的互容和互感。
设计原则:
33. 对于微带线或带状线来说,保持相邻信号路径的间距至少为线宽的2倍。
34. 使返回路径中的信号可能经过的突变最小化。
35. 如果在返回路径中必须跨越间隙,则只能使用差分对。决不能用离得很近的单端信号布线跨越间隙。
36. 对于表面线条来说,使耦合长度尽可能短,幷使用厚的阻焊层来减少远程串扰。
37. 若远程串扰很严重,在表面线条上添加一层厚的叠层,使其成为嵌入式微带线。
38. 对于远程串扰很严重的耦合长度很长的传输线,采用带状线布线。
39. 若不能使耦合长度短于饱和长度,则不用考虑减少耦合长度,因为减少耦合长度对于近端串扰没有任何改善。
40. 尽可能使用介电常数最低的叠层介质材料,这样做可以在给定特性阻抗的情况下,使得信号路径与返回路径间的介质厚度保持最小。
41. 在紧耦合微带线总线中,使线间距至少在线宽的2倍以上,或者把对时序敏感的信号线布成带状线,这样可以减少确定性抖动。
42. 若要求隔离度超过-60dB,应使用带有防护布线的带状线。
43. 一般使用2D场求解工具来估计是否需要使用防护布线。
44. 若使用防护布线,尽量使其达到满足要求的宽度,幷用过孔使防护线与返回路径短接。如果允许,可以沿着防护线增加一些短接过孔,这些过孔幷不像两端的过孔那样重要,但有一定改善。
45. 使封装或接插件的返回路径尽量短,这样可以减小地弹。
46. 使用片级封装而不使用更大的封装。
47. 使电源平面和返回平面尽量接近,可减少电源返回路径的地弹噪声。
48. 使信号路径与返回路径尽量接近,幷同时与系统阻抗相匹配,可以减少信号路径中的地弹。
49. 避免在接插件和封装中使用公用返回路径。
50. 当在封装或线接头中分配引线时,应把最短的引线作为地路径,并使电源引线和地引线均匀分布在信号线的周围,或者使其尽量接近载有大量开关电流的信号线。
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