隨著印刷電路板中使用的處理器技術的不斷發(fā)展,對以越來越快的速度進行電路布線的需求也在不斷發(fā)展。隨著處理器的每次新迭代的引入,信號切換速度變得更快,這又需要更加謹慎地注意這些信號在PCB上的路由方式。由于該電路具有更高的時鐘速度和更短的轉換時間,因此許多過去無需考慮布線的連接現在都需要視為高速傳輸線。
為了通過高速開關正確導通這些傳輸線,需要仔細控制PCB中的走線布線。這就要求穿過電路板的傳輸線的結構必須非常一致,以防止信號的任何部分被反射。這些信號反射會在線路上引起噪聲,并最終降低電路性能。為防止出現此類問題,需要為PCB中的帶狀線傳輸線路由設置板層堆疊和路由規(guī)則,我們將在此處進行更詳細的探討。
帶狀線布線是電路板層配置,它允許將內部走線布線層夾在兩個接地層之間。通過仔細控制布線層和平面層之間的絕緣材料的厚度和介電常數(Dk),您可以創(chuàng)建具有特定寬度和銅重量的走線,并以特定的阻抗工作。這被稱為受控阻抗路由,在PCB上對傳輸線進行路由以消除任何信號反射時通常需要這樣做。
傳輸線布線的另一種配置稱為微帶,它與帶狀線布線相似,不同之處在于微帶在板的外層布線。采用這種配置,在表面布線層下方僅存在一個參考平面和絕緣電介質。如果沒有帶狀線上方和下方的布線數量相同的屏蔽層,則微帶不會提供相同級別的隔離。另外,由于空氣的Dk值,跡線暴露而不是夾在平面之間會改變阻抗計算。這就是為什么微帶路由通常比帶狀線要寬的原因。
但是,由于帶狀線布線在電介質層和平面層之間很好地隔離,因此傳輸線的輻射能量不如微帶線那樣。這允許更小和更緊密地布線。此外,帶狀線配置還提供了更多保護,使其免受可能產生干擾的傳入攻擊者信號的侵害。接下來,我們將研究帶狀線傳輸線路由的四個基本步驟。
組件下方的PCB布線
成功路由帶狀線傳輸線需要考慮四個基本步驟:
層堆疊:使用帶狀線配置來路由傳輸線始于創(chuàng)建板層堆疊。不僅需要指定兩個接地平面之間的專用布線層,而且還必須計劃介電材料及其寬度。這對于下一步很重要。
阻抗計算:PCB布局團隊將需要板層堆疊信息,以便正確計算受控阻抗線的布線寬度。通過插入將要使用的板材及其寬度,計算器將能夠確定目標阻抗值的正確走線寬度。
布線:傳輸線需要與其他類型的信號布線隔離,因此請確保設置您的設計規(guī)則,以使這些線有足夠的間隙。其他信號可以使用同一層,它們只需要避開高速傳輸線,以保持這些線的信號完整性。
接地層:布設傳輸線時,請確保不要布設在接地層的中斷處。傳輸線需要不間斷的平面層,以提供干凈,直接的信號返回路徑。由于分裂的平面,切口或什至大量的過孔而導致的平面層中的任何中斷,都會導致返回信號在平面周圍徘徊,從而在產生噪聲時產生噪聲。
此時,您就可以開始路由帶狀線傳輸線了。根據需要,也可以使用不同類型的帶狀線路由配置。在某些情況下,可能需要將布線在參考平面之間偏移或與另一個信號耦合在一起。您可以在下圖中看到一些示例。
帶狀線布線結構的一些示例
下一個問題是,您的PCB設計工具如何幫助您進行帶狀線傳輸線布線?從直接與制造商合作以導入板層堆疊信息的能力開始,有許多PCB設計工具功能將非常有用。通過使用IPC 2581數據格式,您的制造商可以向您發(fā)送其首選的層堆疊以及材料,寬度和層配置。然后,您可以使用相同的協議將完成的電路板文件發(fā)回以進行制造和組裝。內置于設計工具中的阻抗計算器,以及用于布線和接地平面創(chuàng)建的設計規(guī)則和高級編輯功能,也會很有幫助。
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