Технология PCB - Методы высокоскоростной маршрутизации сигналов на печатных платах II

Для высокоскоростной маршрутизации сигналов на печатной плате необходима теория линий передачи. Некоторые методы отличаются от традиционной маршрутизации сигналов. Вот несколько ключевых методов высокоскоростной маршрутизации сигналов:

Контроль непрерывности импеданса

Разрывы, вызванные изменением ширины линии

Полное сопротивление трассы обычно зависит от ее ширины и расстояния до плоскости отсчета. Более широкие трассы имеют меньшее полное сопротивление. В тех случаях, когда большая накладка подключена к узкой высокоскоростной трассе, полное сопротивление накладки ниже, но полное сопротивление трассы выше, что приводит к рассогласованию импедансов и отражениям сигнала. Чтобы устранить эту проблему, под накладку следует поместить медную заливку с опорной плоскостью на другом слое, чтобы увеличить сопротивление и обеспечить непрерывность.

Разрывы, вызванные переходными отверстиями

Переходные отверстия также могут вызывать несоответствие импеданса. Чтобы свести к минимуму этот эффект, следует удалить ненужную медь с внутренних слоев, подсоединенных к переходным отверстиям. Это можно сделать во время проектирования с помощью инструментов САПР или по согласованию с производителем печатной платы, чтобы исключить ненужную медь и обеспечить непрерывность импеданса.

Проектирование высокоскоростных дифференциальных сигналов

Требования к симметрии

Для высокоскоростных дифференциальных сигналов трассы должны иметь одинаковую ширину и расстояние между ними для достижения требуемого дифференциального сопротивления. Поэтому при прокладке пар дифференциальных сигналов необходимо обеспечивать симметрию. При использовании соединительных конденсаторов они также должны быть расположены симметрично, и конденсаторы должны быть небольшого размера, предпочтительно в корпусах 0402 или 0603 — избегайте использования конденсаторов большего размера, таких как 0805 или параллельные конденсаторы.

Разрывы, вызванные компонентами и переходными отверстиями

Не размещайте переходные отверстия или компоненты внутри дифференциальной пары. Это может привести к проблемам с электромагнитной совместимостью и разрывам полного сопротивления. Переходные отверстия приводят к значительному рассогласованию импедансов, поэтому сведите к минимуму их использование в дифференциальных парах и, при необходимости, размещайте их симметрично.

Требования к согласованию длин

Для высокоскоростных интерфейсов печатных плат, таких как шины, время поступления сигнала и перекос между трассами должны быть сведены к минимуму для поддержания синхронизации. Этого можно достичь путем согласования длин сигнальных трасс, что гарантирует согласованность времени прохождения сигналов. В высокоскоростных дифференциальных парах две трассы также должны иметь одинаковую задержку, иначе связь может прерваться. Для достижения этой цели в источнике можно использовать змеевидную маршрутизацию, чтобы компенсировать несоответствия длины.

Изгибы на трассах являются распространенной причиной несоответствия длины, поэтому согласование длины следует выполнять вблизи изгиба (<=15 мм).

Если имеются две трассы с изгибами, расположенными близко друг к другу (на расстоянии менее 15 мм друг от друга), их несоответствие по длине может компенсировать друг друга, и дальнейшее согласование длины не требуется.

Длина каждого сегмента высокоскоростных дифференциальных трасс должна быть согласована независимо. Переходные отверстия, конденсаторы и интерфейсные платы разделяют сигнальную пару, поэтому необходимо соблюдать осторожность при согласовании длины каждого сегмента. Многие инструменты EDA проверяют общую длину трассы, но не отдельные сегменты, поэтому требуется особое внимание.

Для таких интерфейсов, как дисплеи LVDS, к которым предъявляются строгие требования по синхронизации, дифференциальные пары следует прокладывать в одной плоскости, чтобы обеспечить согласованность синхронизации, поскольку скорость передачи сигнала на разных уровнях различается.

Некоторые инструменты EDA при расчете общей длины трассы учитывают длину трассы, проходящей через площадку. Если выполняется коррекция длины, это может привести к несоответствию результатов, поэтому всегда будьте осторожны при использовании этих инструментов.

По возможности выбирайте симметричную трассировку, чтобы избежать компенсации разницы в длине за счет змеевидных трасс.

Если позволяет пространство, рассмотрите возможность добавления небольших обратных контуров у источника коротких дифференциальных трасс для компенсации длины, вместо того чтобы использовать змеевидную высокоскоростную трассировку сигналов на печатной плате.