九時鐘電路布線和端接課件

1、EMC theory and application九時鐘電路布線和端接第第9章章 時鐘電路、布線和端接時鐘電路、布線和端接有兩種基本的拓?fù)漕愋?。有兩種基本的拓?fù)漕愋汀CB內(nèi)形成的傳輸線內(nèi)形成的傳輸線EMC theory and application九時鐘電路布線和端接p不同的邏輯族器件具有不同的源特性阻抗，如果在不同的邏輯族器件具有不同的源特性阻抗，如果在PCB板中布置了傳輸線，那么就必須匹配此電路邏輯板中布置了傳輸線，那么就必須匹配此電路邏輯族器件的源和負(fù)載阻抗族器件的源和負(fù)載阻抗p在布線前必須確定最佳的布線寬度和布線到最近的在布線前必須確定最佳的布線寬度和布線到最近的參考平面的距離參

2、考平面的距離p通常計算傳輸線阻抗的近似公式由于制造過程中制通常計算傳輸線阻抗的近似公式由于制造過程中制造公差的影響而變得不十分精確造公差的影響而變得不十分精確成形后線條成形后線條的頂部寬度的頂部寬度帶寬帶寬芯層材料芯層材料銅厚銅厚圖圖 蝕刻成形后的線條的寬度尺度蝕刻成形后的線條的寬度尺度EMC theory and application九時鐘電路布線和端接p影響傳輸線阻抗計算精度的因素影響傳輸線阻抗計算精度的因素l一階因素：線寬、線條距離參考平面的高度（介質(zhì)厚一階因素：線寬、線條距離參考平面的高度（介質(zhì)厚度）、介電常數(shù)度）、介電常數(shù)l二階因素：二階因素： 回路長度：回路長度：傳輸線越長，電感

3、值就越大傳輸線越長，電感值就越大 印制線厚度：印制線厚度：當(dāng)使用當(dāng)使用1/2到到1oz銅線時，印制線厚度變化對線條銅線時，印制線厚度變化對線條阻抗的影響約為阻抗的影響約為2/mil 側(cè)壁形狀側(cè)壁形狀:側(cè)壁尺寸的變化導(dǎo)致線條阻抗的變化小于側(cè)壁尺寸的變化導(dǎo)致線條阻抗的變化小于1% 阻焊層覆蓋范圍：阻焊層覆蓋范圍：使用標(biāo)準(zhǔn)厚度的阻焊層，可以看到線條阻抗使用標(biāo)準(zhǔn)厚度的阻焊層，可以看到線條阻抗變化的靈敏度為變化的靈敏度為3/mil，當(dāng)確定了阻焊層后就可以通過這一數(shù)，當(dāng)確定了阻焊層后就可以通過這一數(shù)值來修正微帶線的線條阻抗值值來修正微帶線的線條阻抗值 同一個部件中混合使用的不同介質(zhì)同一個部件中混合使用的不

4、同介質(zhì)：如果要確定混合使用不同如果要確定混合使用不同介質(zhì)板對整個阻抗的影響，就需要用場的計算方法介質(zhì)板對整個阻抗的影響，就需要用場的計算方法EMC theory and application九時鐘電路布線和端接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)p微帶線拓?fù)湮Ь€拓?fù)銽WHZr8.098.5ln41.1870對于對于15W25mil有效有效TWHZr8.098.5ln41.1790對于對于5W15mil有效有效TWHCr8 .098.5ln41.167.00WHT介質(zhì)材料介質(zhì)材料EMC theory and application九時鐘電路布線和端接注意：注意：l當(dāng)當(dāng)W和和H的比值小于等于的比值小于等于0.6時

5、，式（時，式（1）的典型精度為）的典型精度為5%5%；當(dāng)當(dāng)W W和和H H的比值在的比值在0.60.62.02.0之間時，精度下降到之間時，精度下降到20%20%l在測試和計算線條阻抗時，印制線的寬度應(yīng)在印制線厚度方在測試和計算線條阻抗時，印制線的寬度應(yīng)在印制線厚度方向的中間位置測量向的中間位置測量l對于不同的制造過程，刻蝕后最終的線條寬度會與圖中標(biāo)定對于不同的制造過程，刻蝕后最終的線條寬度會與圖中標(biāo)定的不同，印制線上部的一些銅會被刻蝕掉，這就使得上部的寬的不同，印制線上部的一些銅會被刻蝕掉，這就使得上部的寬度小于希望得到的值，將線條頂部和底部的寬度取平均，能得度小于希望得到的值，將線條頂部和

6、底部的寬度取平均，能得到更典型的精確的阻抗數(shù)值到更典型的精確的阻抗數(shù)值l印制線厚度導(dǎo)致阻抗幅值的改變很小，因此在印制線厚度導(dǎo)致阻抗幅值的改變很小，因此在1GHz1GHz以下的實(shí)以下的實(shí)際設(shè)計中完全可以忽略印制線厚度的因素際設(shè)計中完全可以忽略印制線厚度的因素l信號沿微帶線傳輸存在延時，該延時僅僅與介質(zhì)材料的有效信號沿微帶線傳輸存在延時，該延時僅僅與介質(zhì)材料的有效介電常數(shù)相關(guān)介電常數(shù)相關(guān)EMC theory and application九時鐘電路布線和端接p埋入式微帶線拓?fù)渎袢胧轿Ь€拓?fù)鋀HT介質(zhì)材料介質(zhì)材料2介質(zhì)材料介質(zhì)材料1Bl埋入式微帶線與非埋入式微帶線具有相同的導(dǎo)體幾何結(jié)構(gòu)，埋入式微帶

7、線與非埋入式微帶線具有相同的導(dǎo)體幾何結(jié)構(gòu)，有效相對介電常數(shù)會增大有效相對介電常數(shù)會增大l一般埋入式微帶線的等式與微帶線公式相比除了修正介電一般埋入式微帶線的等式與微帶線公式相比除了修正介電常數(shù)外，其余都相同常數(shù)外，其余都相同EMC theory and application九時鐘電路布線和端接0875.98ln0.81.41rHZWT01.55()1.415.98ln0.81,0.1/3.0,115rBHrrrCHWTeWHEMC theory and application九時鐘電路布線和端接p單帶狀線拓?fù)鋯螏罹€拓?fù)鋀HT介質(zhì)材料介質(zhì)材料BHTWBZr8 . 09 . 1ln600TWH

8、Cr8.081.3ln41.10l上式可以用來對最佳高度、寬度和印制線厚度值進(jìn)行變量上式可以用來對最佳高度、寬度和印制線厚度值進(jìn)行變量值選擇，對于實(shí)際的電路板結(jié)構(gòu)，阻抗計算值會因?yàn)橹圃旃颠x擇，對于實(shí)際的電路板結(jié)構(gòu)，阻抗計算值會因?yàn)橹圃旃畹脑蚺c實(shí)際值有差的原因與實(shí)際值有5%5%左右的差異左右的差異lW/(H-T)0.35W/(H-T)0.35，T/H0.25T/H0.25EMC theory and application九時鐘電路布線和端接p雙帶狀線或非對稱帶狀線拓?fù)潆p帶狀線或非對稱帶狀線拓?fù)鋀T介質(zhì)材料介質(zhì)材料BHD這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會增強(qiáng)布線層和參考平面間的耦合這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會增強(qiáng)布線層和參

9、考平面間的耦合TDHHTWBZr418 . 09 . 1ln800TWTHCr335.0268.02ln82.20EMC theory and application九時鐘電路布線和端接p差分微帶線和帶狀線拓?fù)洳罘治Ь€和帶狀線拓?fù)浣橘|(zhì)材料介質(zhì)材料HWDT微帶線的設(shè)置微帶線的設(shè)置介質(zhì)材料介質(zhì)材料WDBHHT帶狀線的設(shè)置帶狀線的設(shè)置EMC theory and application九時鐘電路布線和端接差模阻抗差模阻抗Zdiff的計算的計算：通常只有線條寬度：通常只有線條寬度W是可以變是可以變化的，以便確定最佳的化的，以便確定最佳的Zdiff值，兩條印制線間的距離值，兩條印制線間的距離D卻不應(yīng)調(diào)

10、整，這是因?yàn)閰s不應(yīng)調(diào)整，這是因?yàn)镈的取值應(yīng)為制造過程中所的取值應(yīng)為制造過程中所能達(dá)到的最小線間距。能達(dá)到的最小線間距。HDdiffeZZ96. 0048. 012BDdiffeZZ9 . 20347. 012TWHZr8 . 098. 5ln41. 1870TWBZr8 . 09 . 1ln600微帶線微帶線帶狀線帶狀線EMC theory and application九時鐘電路布線和端接要采用差分對布線，主要有以下五個原因：要采用差分對布線，主要有以下五個原因：l為匹配外部平衡的差分傳輸線，此時與線間耦合無關(guān)為匹配外部平衡的差分傳輸線，此時與線間耦合無關(guān)l為避免地電位反彈為避免地電位反彈l

11、為減小為減小EMI，因?yàn)榇磐ㄔ诰o鄰的兩條線上沿相反的方向傳，因?yàn)榇磐ㄔ诰o鄰的兩條線上沿相反的方向傳輸，所以印制線上的磁通是相互抵消的，結(jié)果就減小了輻輸，所以印制線上的磁通是相互抵消的，結(jié)果就減小了輻射射l為減小本地串?dāng)_為減小本地串?dāng)_l改善改善PCB布線的效率，如果采用緊密的差分布線，需注布線的效率，如果采用緊密的差分布線，需注意兩點(diǎn)：意兩點(diǎn)： 必須計算出新的印制線寬度來補(bǔ)償由于信號線相互接必須計算出新的印制線寬度來補(bǔ)償由于信號線相互接近而導(dǎo)致的差模阻抗的下降近而導(dǎo)致的差模阻抗的下降 一旦信號線是差分對時，就不應(yīng)將它們分離一旦信號線是差分對時，就不應(yīng)將它們分離EMC theory and app

12、lication九時鐘電路布線和端接除受到空間強(qiáng)烈制約的情況，首選的布線方法還是并除受到空間強(qiáng)烈制約的情況，首選的布線方法還是并排模式（同層耦合）排模式（同層耦合）并排布線結(jié)構(gòu)并排布線結(jié)構(gòu)同層耦合同層耦合上下布線的帶狀線結(jié)構(gòu)上下布線的帶狀線結(jié)構(gòu)層間耦合層間耦合上下布線的微帶線結(jié)構(gòu)上下布線的微帶線結(jié)構(gòu)層間耦合層間耦合注意：對于注意：對于“上下布線模式、微帶線結(jié)構(gòu)上下布線模式、微帶線結(jié)構(gòu)”上面的印制線寬上面的印制線寬度必須是下面印制線寬度的三倍，這主要有兩個原因：度必須是下面印制線寬度的三倍，這主要有兩個原因：l實(shí)現(xiàn)兩條線間磁通相互抵消的最佳情況；實(shí)現(xiàn)兩條線間磁通相互抵消的最佳情況；l并且對于離參

13、考平面距離不同的兩條印制線，這種結(jié)構(gòu)使并且對于離參考平面距離不同的兩條印制線，這種結(jié)構(gòu)使得兩者阻抗相同得兩者阻抗相同EMC theory and application九時鐘電路布線和端接l電磁波的傳播速度取決于周圍介質(zhì)的電特性，電磁波的傳播速度取決于周圍介質(zhì)的電特性，在介質(zhì)材料中傳播速度會比空氣或真空中低，在介質(zhì)材料中傳播速度會比空氣或真空中低，傳播速度和有效介電常數(shù)的關(guān)系為：傳播速度和有效介電常數(shù)的關(guān)系為：rpCVl傳輸延時同樣也是每單位長度線路的電容量的函數(shù)，而電容傳輸延時同樣也是每單位長度線路的電容量的函數(shù)，而電容量又是介電常數(shù)、線寬和線條到參考平面間介質(zhì)厚度的函數(shù)量又是介電常數(shù)、線寬

14、和線條到參考平面間介質(zhì)厚度的函數(shù)拓?fù)鋫鞑ニ俣任Ь€1.68ns/ft(140ps/in)埋入式微帶線、單帶狀線、雙帶狀線2.11ns/ft(176ps/in)表表 不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的傳播速度不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的傳播速度因?yàn)閭鬏斁€完全被包圍在介質(zhì)中，所以埋入式微帶線、單帶狀線和雙帶狀因?yàn)閭鬏斁€完全被包圍在介質(zhì)中，所以埋入式微帶線、單帶狀線和雙帶狀線都具有相同的傳輸延時，微帶線形成的傳輸線的一半在介質(zhì)中，而另一線都具有相同的傳輸延時，微帶線形成的傳輸線的一半在介質(zhì)中，而另一半在空氣中，因此，電磁場在微帶傳輸線中傳輸速度較快半在空氣中，因此，電磁場在微帶傳輸線中傳輸速度較快傳輸延時和介電常數(shù)傳輸延時和介電常數(shù)

15、EMC theory and application九時鐘電路布線和端接l當(dāng)電路中使用數(shù)字元件時，元件的每個輸入管腳都有特定當(dāng)電路中使用數(shù)字元件時，元件的每個輸入管腳都有特定的輸入電容值，實(shí)際上，多個元件的這種電容的總和就變得的輸入電容值，實(shí)際上，多個元件的這種電容的總和就變得比較大，通常這種情況就當(dāng)作容性負(fù)載。比較大，通常這種情況就當(dāng)作容性負(fù)載。l當(dāng)額外的器件連接在布線網(wǎng)絡(luò)上時，輸出容性負(fù)載同樣也當(dāng)額外的器件連接在布線網(wǎng)絡(luò)上時，輸出容性負(fù)載同樣也會降低線條的阻抗值。會降低線條的阻抗值。l沒有負(fù)載時的傳輸延時定義為沒有負(fù)載時的傳輸延時定義為tpd。l如果在傳輸線上有負(fù)載（包括所有負(fù)載的電容加到

16、一起），如果在傳輸線上有負(fù)載（包括所有負(fù)載的電容加到一起），那么傳輸延時為：那么傳輸延時為：01CCttdpdpd上式意味著信號到達(dá)負(fù)載的時間會比沒有負(fù)載的晚上式意味著信號到達(dá)負(fù)載的時間會比沒有負(fù)載的晚信號線的容性負(fù)載信號線的容性負(fù)載EMC theory and application九時鐘電路布線和端接例如：假設(shè)例如：假設(shè)5個個CMOS元件連接在信號線上，每個元件具有元件連接在信號線上，每個元件具有10pF的輸入電容（總的輸入電容（總Cd=50pF），在環(huán)氧樹脂印制板中，），在環(huán)氧樹脂印制板中，25mil印制線的特性阻抗印制線的特性阻抗Z0=50（t tr r=1.65ns/ft=1.65n

17、s/ft），傳輸線），傳輸線的特性電容為的特性電容為C C0 0=35pF=35pF，此時發(fā)送信號的修正傳輸延時為：，此時發(fā)送信號的修正傳輸延時為：ft)(ns/57. 23550165. 1pdt此傳輸線的特性阻抗由于門限負(fù)載的影響而變化為：此傳輸線的特性阻抗由于門限負(fù)載的影響而變化為：3235501501000CCZZd可見，在可見，在50pF電容連接到傳輸線上后，阻抗從電容連接到傳輸線上后，阻抗從50下降為下降為3232，這種低阻抗會產(chǎn)生一些嚴(yán)重的功能性問題。，這種低阻抗會產(chǎn)生一些嚴(yán)重的功能性問題。EMC theory and application九時鐘電路布線和端接l在在PCB上，時

18、鐘電路應(yīng)位于接近地管腳（到芯片地）上，時鐘電路應(yīng)位于接近地管腳（到芯片地）的位置，而不是在周圍或接近的位置，而不是在周圍或接近I/O區(qū)域。區(qū)域。l如果傳輸線連接到子板、扁平電纜或遠(yuǎn)離主如果傳輸線連接到子板、扁平電纜或遠(yuǎn)離主PCB板板的周邊設(shè)備上時，此傳輸線就必須在連接處或邊界處的周邊設(shè)備上時，此傳輸線就必須在連接處或邊界處直接端接。直接端接。l晶振必須直接安裝在晶振必須直接安裝在PCB上，嚴(yán)禁使用插座，插座上，嚴(yán)禁使用插座，插座會在傳輸線上增加額外的引線電感。會在傳輸線上增加額外的引線電感。l只有與時鐘相關(guān)的印制線或頻率生成電路可以放置只有與時鐘相關(guān)的印制線或頻率生成電路可以放置在隔離開的時鐘

19、生成區(qū)域內(nèi)，不允許有其他的線條在在隔離開的時鐘生成區(qū)域內(nèi)，不允許有其他的線條在相鄰的信號布線層相鄰的信號布線層“靠近或在時鐘電路下面穿過靠近或在時鐘電路下面穿過”時時鐘電路區(qū)域。鐘電路區(qū)域。元件布局元件布局EMC theory and application九時鐘電路布線和端接l如果可能，圍繞整個時鐘電路區(qū)域可以采用法拉如果可能，圍繞整個時鐘電路區(qū)域可以采用法拉第籠屏蔽體，另外應(yīng)使用地線包圍這個區(qū)域。第籠屏蔽體，另外應(yīng)使用地線包圍這個區(qū)域。l布線過程中布置使用時鐘或周期信號的布線過程中布置使用時鐘或周期信號的PCB元件元件時，要求這些元件都要放置在時鐘電路附近，這樣，時，要求這些元件都要放置在

20、時鐘電路附近，這樣，時鐘或周期信號就可以采用具有最小長度和過孔數(shù)時鐘或周期信號就可以采用具有最小長度和過孔數(shù)量的最接近直線的布線結(jié)構(gòu)。量的最接近直線的布線結(jié)構(gòu)。l任何位于任何位于I/O元件元件5cm以內(nèi)的周期信號或時鐘的電以內(nèi)的周期信號或時鐘的電路，其信號的邊沿速率都不應(yīng)小于路，其信號的邊沿速率都不應(yīng)小于10ns，這是因?yàn)?，這是因?yàn)槎鄶?shù)的多數(shù)的I/O電路（串口、并口、音頻等），與其他功電路（串口、并口、音頻等），與其他功能電路區(qū)域相比，速率通常都較慢。能電路區(qū)域相比，速率通常都較慢。EMC theory and application九時鐘電路布線和端接l在元件布局過程中，設(shè)計者需要能判斷在元

21、件布局過程中，設(shè)計者需要能判斷PCB上的印制線是上的印制線是否是電氣長的否是電氣長的l如果一條傳輸線是電氣長的，那么就要考慮信號完整性和如果一條傳輸線是電氣長的，那么就要考慮信號完整性和EMI問題問題l電氣長線條的定義：一條傳輸線的物理長度足夠長，以至電氣長線條的定義：一條傳輸線的物理長度足夠長，以至于從源到負(fù)載傳播的電磁波和它通過回路回到源的過程在下于從源到負(fù)載傳播的電磁波和它通過回路回到源的過程在下一個邊沿轉(zhuǎn)換之后還在進(jìn)行一個邊沿轉(zhuǎn)換之后還在進(jìn)行l(wèi)使用使用FR-4材料時，在傳輸線中典型的信號傳播速度為光速材料時，在傳輸線中典型的信號傳播速度為光速的的60%，未端接的線條的最大允許長度可按下

22、式計算，這樣，未端接的線條的最大允許長度可按下式計算，這樣可確定是否需要對傳輸線進(jìn)行端接?？纱_定是否需要對傳輸線進(jìn)行端接。pdrttl2maxtr是邊沿速率，是邊沿速率，tpd是是傳播延時，傳播延時，lmax是最是最大布線長度大布線長度線條長度的計算（電氣長的印制線條）線條長度的計算（電氣長的印制線條）EMC theory and application九時鐘電路布線和端接EMC theory and application九時鐘電路布線和端接l通過下面的例子，可以看到如何使用特性阻抗、傳播延時通過下面的例子，可以看到如何使用特性阻抗、傳播延時和容性負(fù)載來判斷信號線是否需要端接和容性負(fù)載來判斷

23、信號線是否需要端接在在5in長微帶線上使用一個長微帶線上使用一個5ns邊沿速率的器件，六個負(fù)載邊沿速率的器件，六個負(fù)載（元件）分布在整個線條上，每個器件的輸入電容為（元件）分布在整個線條上，每個器件的輸入電容為6pF，這個線條需要端接嗎？這個線條需要端接嗎？幾何尺寸：印制線寬度幾何尺寸：印制線寬度W=0.010in；位于參考平面上的高度；位于參考平面上的高度H=0.012in；印制線厚度；印制線厚度T=0.002in；介電常數(shù)；介電常數(shù)r r=4.6=4.6。A. 計算特性阻抗和傳播延時計算特性阻抗和傳播延時063.5Z ns/ft72. 1pdtB. 分析容性負(fù)載分析容性負(fù)載計算分布電容計算

24、分布電容Cd，（總輸入電容除以長度），（總輸入電容除以長度）pF/in7.26線條長度ddCCEMC theory and application九時鐘電路布線和端接計算印制線的自身電容計算印制線的自身電容pF/in2.26100000ZtCpd計算從源驅(qū)動器開始的單向路徑的傳播延時計算從源驅(qū)動器開始的單向路徑的傳播延時ns/in29. 010CCttdpdpdC. 進(jìn)行傳輸線分析進(jìn)行傳輸線分析如果如果frpdttt或線條長度 2那么在邊沿轉(zhuǎn)換時間內(nèi)的抖動和反射都被屏蔽掉了，那么在邊沿轉(zhuǎn)換時間內(nèi)的抖動和反射都被屏蔽掉了，對于這種情況有：對于這種情況有：ns9 . 22線條長度pdt上式給出的元

25、件的邊沿速率為上式給出的元件的邊沿速率為5ns，并且傳播延時為，并且傳播延時為2.9ns，此時不需要端接。對此例，傳播延時為，此時不需要端接。對此例，傳播延時為4.35ns，因此仍不需要端接因此仍不需要端接EMC theory and application九時鐘電路布線和端接布線布線p單端傳輸線單端傳輸線 為便于布線，有時設(shè)計者采用級鏈串行方式布線為便于布線，有時設(shè)計者采用級鏈串行方式布線l此時除非相對于傳播長度和信號邊沿轉(zhuǎn)換時間來講負(fù)載間的此時除非相對于傳播長度和信號邊沿轉(zhuǎn)換時間來講負(fù)載間的距離很小，否則就需要考慮信號完整相關(guān)的因素。距離很小，否則就需要考慮信號完整相關(guān)的因素。l這種布線也

26、會影響信號質(zhì)量和故障點(diǎn)處的這種布線也會影響信號質(zhì)量和故障點(diǎn)處的EMI能量譜分布。能量譜分布。振蕩器振蕩器緩緩沖沖器器ASICI/O控制器控制器高速緩沖存儲器高速緩沖存儲器REMC theory and application九時鐘電路布線和端接l因此對于共用的單個驅(qū)動源的快邊沿轉(zhuǎn)換速率的信號，電路因此對于共用的單個驅(qū)動源的快邊沿轉(zhuǎn)換速率的信號，電路網(wǎng)絡(luò)要優(yōu)先于級鏈串行方式布線而選用射線狀連線（從驅(qū)動源網(wǎng)絡(luò)要優(yōu)先于級鏈串行方式布線而選用射線狀連線（從驅(qū)動源到多個負(fù)載同時提供多個點(diǎn)到點(diǎn)的連線）到多個負(fù)載同時提供多個點(diǎn)到點(diǎn)的連線）振蕩器振蕩器緩緩沖沖器器ASICI/O控制器控制器高速緩沖存儲器高速緩

27、沖存儲器RRRREMC theory and application九時鐘電路布線和端接l如果必須使用一條電氣長的信號線布線，那么這條印制線如果必須使用一條電氣長的信號線布線，那么這條印制線就必須適當(dāng)端接就必須適當(dāng)端接振蕩器振蕩器緩緩沖沖器器ASICI/O控制器控制器高速緩沖存儲器高速緩沖存儲器RR1R2CGND+VEMC theory and application九時鐘電路布線和端接p信號線差分對信號線差分對l對于單端信號線，如果不同地電位的偏移量太大，會導(dǎo)致不對于單端信號線，如果不同地電位的偏移量太大，會導(dǎo)致不能正常工作，所以在這種情況下，可以使用信號線差分對在兩能正常工作，所以在這種情

28、況下，可以使用信號線差分對在兩個系統(tǒng)間（機(jī)箱到機(jī)箱、機(jī)箱到外設(shè)）發(fā)送邏輯信號，此時，個系統(tǒng)間（機(jī)箱到機(jī)箱、機(jī)箱到外設(shè)）發(fā)送邏輯信號，此時，驅(qū)動器和接收器應(yīng)分別采用浮地設(shè)計驅(qū)動器和接收器應(yīng)分別采用浮地設(shè)計+-+-+V+VZ0Z0Zt=2Z0每條印制線按獨(dú)立的傳輸線布線每條印制線按獨(dú)立的傳輸線布線在制造能達(dá)到的范圍內(nèi)匹配兩條印制線的長度在制造能達(dá)到的范圍內(nèi)匹配兩條印制線的長度端接電阻中部到虛地的連線沒有表示出端接電阻中部到虛地的連線沒有表示出EMC theory and application九時鐘電路布線和端接l信號線差分對的優(yōu)點(diǎn)是降低信號線差分對的優(yōu)點(diǎn)是降低EMIl使用信號線差分對的目的在理論

29、上是能從驅(qū)動器使用信號線差分對的目的在理論上是能從驅(qū)動器發(fā)送兩個純凈的信號到接收器，而不必考慮它們?nèi)绨l(fā)送兩個純凈的信號到接收器，而不必考慮它們?nèi)绾尾季€何布線l某些邏輯系列需要在信號差分對間保持特殊的差某些邏輯系列需要在信號差分對間保持特殊的差模阻抗模阻抗l對于多數(shù)應(yīng)用的情況，差分信號線的布線并不需對于多數(shù)應(yīng)用的情況，差分信號線的布線并不需要嚴(yán)格的控制要嚴(yán)格的控制l好的差分信號線布線設(shè)計要求在兩條印制線間適好的差分信號線布線設(shè)計要求在兩條印制線間適當(dāng)端接差模阻抗，并且這兩條傳輸線也必須長度相當(dāng)端接差模阻抗，并且這兩條傳輸線也必須長度相等，以達(dá)到所使用的邏輯系列的時間公差在所允許等，以達(dá)到所使用的

30、邏輯系列的時間公差在所允許的時間之內(nèi)的時間之內(nèi)EMC theory and application九時鐘電路布線和端接l在不同布線層布置差分信號線會出現(xiàn)四個相關(guān)聯(lián)在不同布線層布置差分信號線會出現(xiàn)四個相關(guān)聯(lián)的問題的問題（1）阻抗控制阻抗控制：當(dāng)線條跳層時，傳輸線就出現(xiàn)了阻抗不連：當(dāng)線條跳層時，傳輸線就出現(xiàn)了阻抗不連續(xù)續(xù)（2）回路電流和層間跨越回路電流和層間跨越：尤其對于具體的結(jié)構(gòu)，由于回：尤其對于具體的結(jié)構(gòu)，由于回路電流產(chǎn)生的磁通相互抵消的情況并不是最佳的路電流產(chǎn)生的磁通相互抵消的情況并不是最佳的（3）傳播速度傳播速度：信號在微帶線上傳播比帶狀線快，因?yàn)檩^：信號在微帶線上傳播比帶狀線快，因?yàn)檩^快

31、的電磁波傳播速度，微帶線傳輸信號會早于帶狀線傳輸信快的電磁波傳播速度，微帶線傳輸信號會早于帶狀線傳輸信號出現(xiàn)在接收器處，甚至在使用兩種類型的線條同時也采用號出現(xiàn)在接收器處，甚至在使用兩種類型的線條同時也采用了匹配的長度時，也要超出電路允許的時間差的裕量了匹配的長度時，也要超出電路允許的時間差的裕量（4）產(chǎn)生共模能量產(chǎn)生共模能量：如果接收器不是直接負(fù)載，而是通過：如果接收器不是直接負(fù)載，而是通過電纜或連接板互連，此時連接在線條上的是容性負(fù)載，這個電纜或連接板互連，此時連接在線條上的是容性負(fù)載，這個容性負(fù)載能在邊界位置導(dǎo)致差模信號轉(zhuǎn)換成共模，惡化容性負(fù)載能在邊界位置導(dǎo)致差模信號轉(zhuǎn)換成共模，惡化EM

32、IEMC theory and application九時鐘電路布線和端接l布線層以及布線層以及PCB板能產(chǎn)生板能產(chǎn)生EMI問題的三種現(xiàn)象問題的三種現(xiàn)象（1）由于過孔和時鐘線層間跨越引起鏡像平面不連續(xù)，此時）由于過孔和時鐘線層間跨越引起鏡像平面不連續(xù)，此時RF回路電流將由直線的回路電流將由直線的RF回路變成彎曲路徑，產(chǎn)生一個環(huán)形天線回路變成彎曲路徑，產(chǎn)生一個環(huán)形天線（2）元件輸出信號的轉(zhuǎn)換邊沿產(chǎn)生的峰值浪涌電流會注入到電）元件輸出信號的轉(zhuǎn)換邊沿產(chǎn)生的峰值浪涌電流會注入到電源和地網(wǎng)絡(luò)（鏡像平面），這樣形成的浪涌電流尖峰在整個源和地網(wǎng)絡(luò)（鏡像平面），這樣形成的浪涌電流尖峰在整個PCB上傳播上傳播（

33、3）如果未使用）如果未使用3-W布線原則，那么在過孔的圓形保留區(qū)會產(chǎn)生布線原則，那么在過孔的圓形保留區(qū)會產(chǎn)生磁損耗。磁損耗。l時鐘采用微帶線和帶狀線布線的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：時鐘采用微帶線和帶狀線布線的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：元件元件3-W距離空間距離空間Cd微帶線層微帶線層鏡像平面鏡像平面（只在印制板一（只在印制板一側(cè)有分布電容）側(cè)有分布電容）RF能量通過元件能量通過元件和線條輻射出來和線條輻射出來Cd鏡像平面鏡像平面Cd鏡像平面鏡像平面帶狀線層帶狀線層元件元件EMC theory and application九時鐘電路布線和端接布線層布線層p在哪一層布線在哪一層布線l緊鄰信號布線使用可靠的鏡像或參考平面緊鄰

34、信號布線使用可靠的鏡像或參考平面/印制線。在控制傳印制線。在控制傳輸線阻抗穩(wěn)定的同時減小線條長度。如果使用串聯(lián)方式的端接，輸線阻抗穩(wěn)定的同時減小線條長度。如果使用串聯(lián)方式的端接，那么就要直接將電阻連接在驅(qū)動器的管腳上，而不是在電阻和那么就要直接將電阻連接在驅(qū)動器的管腳上，而不是在電阻和器件間使用過孔。在連接電阻后，就可以布置一個到內(nèi)層的過器件間使用過孔。在連接電阻后，就可以布置一個到內(nèi)層的過孔孔l在多層板上不要在微帶線層布時鐘或其他敏感的線條。通常在多層板上不要在微帶線層布時鐘或其他敏感的線條。通常PCB的外層都是為大的信號總線和的外層都是為大的信號總線和I/O電路保留的，如果布置包電路保留的

35、，如果布置包含高量級含高量級RF能量的微帶線會影響這些功能信號的質(zhì)量。當(dāng)在外能量的微帶線會影響這些功能信號的質(zhì)量。當(dāng)在外層布線時，由于相關(guān)參考平面的變化會引起印制線分布電容的層布線時，由于相關(guān)參考平面的變化會引起印制線分布電容的變化，因此會影響功能并導(dǎo)致信號降級變化，因此會影響功能并導(dǎo)致信號降級l保持線條阻抗恒定并減少或消除過孔，這樣印制線的輻射就不保持線條阻抗恒定并減少或消除過孔，這樣印制線的輻射就不會比同軸電纜強(qiáng)了。當(dāng)使用包含電場的布線平面具有鏡像平面會比同軸電纜強(qiáng)了。當(dāng)使用包含電場的布線平面具有鏡像平面時，傳輸線中的磁通會因?yàn)榛芈分兴溺R像而相互抵消，這樣時，傳輸線中的磁通會因?yàn)榛芈分兴?/p>

36、的鏡像而相互抵消，這樣會減小輻射會減小輻射EMC theory and application九時鐘電路布線和端接p用過孔進(jìn)行層間跨越用過孔進(jìn)行層間跨越l為減少因?yàn)閷娱g穿越所產(chǎn)生的串?dāng)_和為減少因?yàn)閷娱g穿越所產(chǎn)生的串?dāng)_和EMI問題，下列的設(shè)問題，下列的設(shè)計方法是有效的：計方法是有效的：（1）只講時鐘和強(qiáng)干擾線安排在同一個布線層上。這意味）只講時鐘和強(qiáng)干擾線安排在同一個布線層上。這意味著著X方向和方向和Y方向的布線都在同一個平面內(nèi)方向的布線都在同一個平面內(nèi)（2）檢驗(yàn)是否在緊鄰的布線層具有可靠的）檢驗(yàn)是否在緊鄰的布線層具有可靠的RF回路，并且確回路，并且確保沒有因?yàn)槭褂眠^孔或跳換布線平面而在連線上生

37、成的不保沒有因?yàn)槭褂眠^孔或跳換布線平面而在連線上生成的不連續(xù)點(diǎn)連續(xù)點(diǎn)l如果在水平和垂直布線層間必須使用過孔來對敏感信號線、如果在水平和垂直布線層間必須使用過孔來對敏感信號線、強(qiáng)干擾或時鐘信號線布線，那么必須在強(qiáng)干擾或時鐘信號線布線，那么必須在“每個每個”信號線布信號線布線層跳層處布置地線過孔。當(dāng)然地線過孔總是零電位的，線層跳層處布置地線過孔。當(dāng)然地線過孔總是零電位的，而地線過孔是緊鄰信號從水平布線層向垂直布線層跳層所而地線過孔是緊鄰信號從水平布線層向垂直布線層跳層所布置的過孔，因此地線過孔只有在布置的過孔，因此地線過孔只有在PCB具有一個以上的內(nèi)具有一個以上的內(nèi)部零伏參考平面層時才可以使用。部

38、零伏參考平面層時才可以使用。EMC theory and application九時鐘電路布線和端接l當(dāng)只有一個零伏參考平面（地）而另一個平面是具有電勢的當(dāng)只有一個零伏參考平面（地）而另一個平面是具有電勢的平面會發(fā)生什么？為保持穩(wěn)定的平面會發(fā)生什么？為保持穩(wěn)定的RF電流回路，零伏（地）平面電流回路，零伏（地）平面必須作為主回路，而主要的信號線必須背靠此零伏平面布線。必須作為主回路，而主要的信號線必須背靠此零伏平面布線。在完成層間跨越后，當(dāng)線條背靠電源平面時，需要在與電源層在完成層間跨越后，當(dāng)線條背靠電源平面時，需要在與電源層緊鄰的層上使用地線。這條地線必須在兩端用過孔與地平面相緊鄰的層上使用地

39、線。這條地線必須在兩端用過孔與地平面相連。而且這條地線還必須與信號線平行，兩者間距在制造允許連。而且這條地線還必須與信號線平行，兩者間距在制造允許范圍內(nèi)盡可能小。范圍內(nèi)盡可能小。ICICRF回路路徑回路路徑地平面地平面電源平面電源平面與電源平面不與電源平面不相連的跳線相連的跳線接地線接地線注意：為確保無干擾的射頻回流路徑，布置的連接主接地平面的緊注意：為確保無干擾的射頻回流路徑，布置的連接主接地平面的緊鄰電源平面的接地線條鄰電源平面的接地線條EMC theory and application九時鐘電路布線和端接l當(dāng)必須進(jìn)行層間跳越時如何減少過孔？在設(shè)計合理的當(dāng)必須進(jìn)行層間跳越時如何減少過孔？

40、在設(shè)計合理的PCB中，中，首先需要布的線就是必須首先需要布的線就是必須“人工布線人工布線”的時鐘和強(qiáng)干擾線。此的時鐘和強(qiáng)干擾線。此時時PCB設(shè)計者有很大的自由度來布防這些很少的幾條線。這樣設(shè)計者有很大的自由度來布防這些很少的幾條線。這樣設(shè)計者就可以采用直線連接的方式布置跳層線條。這幾條線必設(shè)計者就可以采用直線連接的方式布置跳層線條。這幾條線必須在緊鄰元件接地管腳的過孔處進(jìn)行層間跳越。這個層間切換須在緊鄰元件接地管腳的過孔處進(jìn)行層間跳越。這個層間切換會共享此元件的接地管腳。此時，接地管腳在為信號線層間跳會共享此元件的接地管腳。此時，接地管腳在為信號線層間跳越提供越提供RF電流回路的同時還為元件提

41、供了零伏參考。電流回路的同時還為元件提供了零伏參考。GndGndCLK元件的共地管腳跳線，元件的共地管腳跳線，以保證射頻電流能跳以保證射頻電流能跳到信號層鄰近的平面到信號層鄰近的平面層上層上注意：采用跳層方式進(jìn)行敏感信號線條的優(yōu)化布線，采用共享接注意：采用跳層方式進(jìn)行敏感信號線條的優(yōu)化布線，采用共享接地管腳可以確保恒定的射頻回流路徑地管腳可以確保恒定的射頻回流路徑EMC theory and application九時鐘電路布線和端接串?dāng)_串?dāng)_p串?dāng)_描述：串?dāng)_描述：l是布線中必須考慮的一個重要因素，它特指印制線間、印制是布線中必須考慮的一個重要因素，它特指印制線間、印制線到導(dǎo)線間、電纜組件、元件和其他遭受電磁場干擾的電子元線到導(dǎo)線間、電纜組件、元件和其他遭受電磁場干擾的電子元件間不經(jīng)意地發(fā)生的電磁耦合。件間不經(jīng)意地