時(shí)鐘電路布線和端接

1、EMC theory and application時(shí)鐘電路布線和端接第第9章章 時(shí)鐘電路、布線和端接時(shí)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?。PCB內(nèi)形成的傳輸線內(nèi)形成的傳輸線EMC theory and application時(shí)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考平

2、面的距離p通常計(jì)算傳輸線阻抗的近似公式由于制造過(guò)程中制通常計(jì)算傳輸線阻抗的近似公式由于制造過(guò)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時(shí)鐘電路布線和端接p影響傳輸線阻抗計(jì)算精度的因素影響傳輸線阻抗計(jì)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(zhǎng)度：回路長(zhǎng)度：傳輸線越長(zhǎng)，電感值就越

3、大傳輸線越長(zhǎng)，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(shí)，印制線厚度變化對(duì)線條銅線時(shí)，印制線厚度變化對(duì)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(guò)這一數(shù)，當(dāng)確定了阻焊層后就可以通過(guò)這一數(shù)值來(lái)修正微帶線的線條阻抗值值來(lái)修正微帶線的線條阻抗值 同一個(gè)部件中混合使用的不同介質(zhì)同一個(gè)部件中混合使用的不同介質(zhì)

4、：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(duì)整個(gè)阻抗的影響，就需要用場(chǎng)的計(jì)算方法介質(zhì)板對(duì)整個(gè)阻抗的影響，就需要用場(chǎng)的計(jì)算方法EMC theory and application時(shí)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(duì)于對(duì)于15W25mil有效有效TWHZr8.098.5ln41.1790對(duì)于對(duì)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時(shí)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(shí)，式（時(shí)，

5、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(shí)，精度下降到之間時(shí)，精度下降到20%20%l在測(cè)試和計(jì)算線條阻抗時(shí)，印制線的寬度應(yīng)在印制線厚度方在測(cè)試和計(jì)算線條阻抗時(shí)，印制線的寬度應(yīng)在印制線厚度方向的中間位置測(cè)量向的中間位置測(cè)量l對(duì)于不同的制造過(guò)程，刻蝕后最終的線條寬度會(huì)與圖中標(biāo)定對(duì)于不同的制造過(guò)程，刻蝕后最終的線條寬度會(huì)與圖中標(biāo)定的不同，印制線上部的一些銅會(huì)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(huì)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，將線條頂部和底部的寬度

6、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(jì)中完全可以忽略印制線厚度的因素際設(shè)計(jì)中完全可以忽略印制線厚度的因素l信號(hào)沿微帶線傳輸存在延時(shí)，該延時(shí)僅僅與介質(zhì)材料的有效信號(hào)沿微帶線傳輸存在延時(shí)，該延時(shí)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時(shí)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)，埋入式微帶線與非埋入式

7、微帶線具有相同的導(dǎo)體幾何結(jié)構(gòu)，有效相對(duì)介電常數(shù)會(huì)增大有效相對(duì)介電常數(shù)會(huì)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時(shí)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時(shí)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 . 1ln600TWHCr8.081.

8、3ln41.10l上式可以用來(lái)對(duì)最佳高度、寬度和印制線厚度值進(jìn)行變量上式可以用來(lái)對(duì)最佳高度、寬度和印制線厚度值進(jìn)行變量值選擇，對(duì)于實(shí)際的電路板結(jié)構(gòu)，阻抗計(jì)算值會(huì)因?yàn)橹圃旃颠x擇，對(duì)于實(shí)際的電路板結(jié)構(gòu)，阻抗計(jì)算值會(huì)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時(shí)鐘電路布線和端接p雙帶狀線或非對(duì)稱帶狀線拓?fù)潆p帶狀線或非對(duì)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(huì)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(huì)增強(qiáng)布線層和參考平面間的耦合TD

9、HHTWBZr418 . 09 . 1ln800TWTHCr335.0268.02ln82.20EMC theory and application時(shí)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時(shí)鐘電路布線和端接差模阻抗差模阻抗Zdiff的計(jì)算的計(jì)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)整，這是因?yàn)閰s不應(yīng)調(diào)整

10、，這是因?yàn)镈的取值應(yīng)為制造過(guò)程中所的取值應(yīng)為制造過(guò)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時(shí)鐘電路布線和端接要采用差分對(duì)布線，主要有以下五個(gè)原因：要采用差分對(duì)布線，主要有以下五個(gè)原因：l為匹配外部平衡的差分傳輸線，此時(shí)與線間耦合無(wú)關(guān)為匹配外部平衡的差分傳輸線，此時(shí)與線間耦合無(wú)關(guān)l為避免地電位反彈為避免地電位反彈l為減小為減小EMI，因?yàn)?/p>

11、磁通在緊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(jì)算出新的印制線寬度來(lái)補(bǔ)償由于信號(hào)線相互接必須計(jì)算出新的印制線寬度來(lái)補(bǔ)償由于信號(hào)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(hào)線是差分對(duì)時(shí)，就不應(yīng)將它們分離一旦信號(hào)線是差分對(duì)時(shí)，就不應(yīng)將它們分離EMC theory and application時(shí)鐘電路

12、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(duì)于注意：對(duì)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(gè)原因：度必須是下面印制線寬度的三倍，這主要有兩個(gè)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(duì)于離參考平面距離不同的兩條印制線

13、，這種結(jié)構(gòu)使并且對(duì)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時(shí)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(huì)比空氣或真空中低，在介質(zhì)材料中傳播速度會(huì)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(shí)同樣也是每單位長(zhǎng)度線路的電容量的函數(shù)，而電容傳輸延時(shí)同樣也是每單位長(zhǎng)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)、線寬和線條到參考平面間介質(zhì)厚度的

14、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(shí)，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(shí)，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(chǎng)在微帶傳輸線中傳輸速度較快半在空氣中，因此，電磁場(chǎng)在微帶傳輸線中傳輸速度較快傳輸延時(shí)和介電常數(shù)傳輸延時(shí)和介電常數(shù)EMC theory and

15、 application時(shí)鐘電路布線和端接l當(dāng)電路中使用數(shù)字元件時(shí)，元件的每個(gè)輸入管腳都有特定當(dāng)電路中使用數(shù)字元件時(shí)，元件的每個(gè)輸入管腳都有特定的輸入電容值，實(shí)際上，多個(gè)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(gè)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(shí)，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(shí)，輸出容性負(fù)載同樣也會(huì)降低線條的阻抗值。會(huì)降低線條的阻抗值。l沒(méi)有負(fù)載時(shí)的傳輸延時(shí)定義為沒(méi)有負(fù)載時(shí)的傳輸延時(shí)定義為tpd。l如果在傳輸線上有負(fù)載（包括所有負(fù)載的電容加到一起），如果在傳輸線上有負(fù)載（

16、包括所有負(fù)載的電容加到一起），那么傳輸延時(shí)為：那么傳輸延時(shí)為：01CCttdpdpd上式意味著信號(hào)到達(dá)負(fù)載的時(shí)間會(huì)比沒(méi)有負(fù)載的晚上式意味著信號(hào)到達(dá)負(fù)載的時(shí)間會(huì)比沒(méi)有負(fù)載的晚信號(hào)線的容性負(fù)載信號(hào)線的容性負(fù)載EMC theory and application時(shí)鐘電路布線和端接例如：假設(shè)例如：假設(shè)5個(gè)個(gè)CMOS元件連接在信號(hào)線上，每個(gè)元件具有元件連接在信號(hào)線上，每個(gè)元件具有10pF的輸入電容（總的輸入電容（總Cd=50pF），在環(huán)氧樹(shù)脂印制板中，），在環(huán)氧樹(shù)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=1.65ns/ft），傳輸線），傳輸線的特

17、性電容為的特性電容為C C0 0=35pF=35pF，此時(shí)發(fā)送信號(hào)的修正傳輸延時(shí)為：，此時(shí)發(fā)送信號(hào)的修正傳輸延時(shí)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(jiàn)，在可見(jiàn)，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(huì)產(chǎn)生一些嚴(yán)重的功能性問(wèn)題。，這種低阻抗會(huì)產(chǎn)生一些嚴(yán)重的功能性問(wèn)題。EMC theory and application時(shí)鐘電路布線和端接l在在PCB上，時(shí)鐘電路應(yīng)位于接近地管腳（到芯片地）

18、上，時(shí)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(shí)，此傳輸線就必須在連接處或邊界處的周邊設(shè)備上時(shí)，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(huì)在傳輸線上增加額外的引線電感。會(huì)在傳輸線上增加額外的引線電感。l只有與時(shí)鐘相關(guān)的印制線或頻率生成電路可以放置只有與時(shí)鐘相關(guān)的印制線或頻率生成電路可以放置在隔離開(kāi)的時(shí)鐘生成區(qū)域內(nèi)，不允許有其他的線條在在

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

20、可以采用具有最小長(zhǎng)度和過(guò)孔數(shù)時(shí)鐘或周期信號(hào)就可以采用具有最小長(zhǎng)度和過(guò)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(hào)或時(shí)鐘的電以內(nèi)的周期信號(hào)或時(shí)鐘的電路，其信號(hào)的邊沿速率都不應(yīng)小于路，其信號(hào)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時(shí)鐘電路布線和端接l在元件布局過(guò)程中，設(shè)計(jì)者需要能判斷在元件布局過(guò)程中，設(shè)計(jì)者需要能判斷PCB上

21、的印制線是上的印制線是否是電氣長(zhǎng)的否是電氣長(zhǎng)的l如果一條傳輸線是電氣長(zhǎng)的，那么就要考慮信號(hào)完整性和如果一條傳輸線是電氣長(zhǎng)的，那么就要考慮信號(hào)完整性和EMI問(wèn)題問(wèn)題l電氣長(zhǎng)線條的定義：一條傳輸線的物理長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)，以至電氣長(zhǎng)線條的定義：一條傳輸線的物理長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)，以至于從源到負(fù)載傳播的電磁波和它通過(guò)回路回到源的過(guò)程在下于從源到負(fù)載傳播的電磁波和它通過(guò)回路回到源的過(guò)程在下一個(gè)邊沿轉(zhuǎn)換之后還在進(jìn)行一個(gè)邊沿轉(zhuǎn)換之后還在進(jìn)行l(wèi)使用使用FR-4材料時(shí)，在傳輸線中典型的信號(hào)傳播速度為光速材料時(shí)，在傳輸線中典型的信號(hào)傳播速度為光速的的60%，未端接的線條的最大允許長(zhǎng)度可按下式計(jì)算，這樣，未端接的線條的最大允許長(zhǎng)

22、度可按下式計(jì)算，這樣可確定是否需要對(duì)傳輸線進(jìn)行端接?？纱_定是否需要對(duì)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(shí)，傳播延時(shí)，lmax是最是最大布線長(zhǎng)度大布線長(zhǎng)度線條長(zhǎng)度的計(jì)算（電氣長(zhǎng)的印制線條）線條長(zhǎng)度的計(jì)算（電氣長(zhǎng)的印制線條）EMC theory and application時(shí)鐘電路布線和端接EMC theory and application時(shí)鐘電路布線和端接l通過(guò)下面的例子，可以看到如何使用特性阻抗、傳播延時(shí)通過(guò)下面的例子，可以看到如何使用特性阻抗、傳播延時(shí)和容性負(fù)載來(lái)判斷信號(hào)線是否需要端接和容性負(fù)載來(lái)判斷信號(hào)線是否需要端接在在5in長(zhǎng)微帶線上使用

23、一個(gè)長(zhǎng)微帶線上使用一個(gè)5ns邊沿速率的器件，六個(gè)負(fù)載邊沿速率的器件，六個(gè)負(fù)載（元件）分布在整個(gè)線條上，每個(gè)器件的輸入電容為（元件）分布在整個(gè)線條上，每個(gè)器件的輸入電容為6pF，這個(gè)線條需要端接嗎？這個(gè)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(jì)算特性阻抗和傳播延時(shí)計(jì)算特性阻抗和傳播延時(shí)063.5Z ns/ft72. 1pdtB. 分析容性負(fù)載分析容性負(fù)載計(jì)算分布電容計(jì)算分布電容Cd，（總輸入電容除以長(zhǎng)度），（總

24、輸入電容除以長(zhǎng)度）pF/in7.26線條長(zhǎng)度ddCCEMC theory and application時(shí)鐘電路布線和端接計(jì)算印制線的自身電容計(jì)算印制線的自身電容pF/in2.26100000ZtCpd計(jì)算從源驅(qū)動(dòng)器開(kāi)始的單向路徑的傳播延時(shí)計(jì)算從源驅(qū)動(dòng)器開(kāi)始的單向路徑的傳播延時(shí)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(zhǎng)度 2那么在邊沿轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)的抖動(dòng)和反射都被屏蔽掉了，那么在邊沿轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)的抖動(dòng)和反射都被屏蔽掉了，對(duì)于這種情況有：對(duì)于這種情況有：ns9 . 22線條長(zhǎng)度pdt上式給出的元件的邊沿速率為上式給出的元件的邊沿速率為5n

25、s，并且傳播延時(shí)為，并且傳播延時(shí)為2.9ns，此時(shí)不需要端接。對(duì)此例，傳播延時(shí)為，此時(shí)不需要端接。對(duì)此例，傳播延時(shí)為4.35ns，因此仍不需要端接因此仍不需要端接EMC theory and application時(shí)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(shí)設(shè)計(jì)者采用級(jí)鏈串行方式布線為便于布線，有時(shí)設(shè)計(jì)者采用級(jí)鏈串行方式布線l此時(shí)除非相對(duì)于傳播長(zhǎng)度和信號(hào)邊沿轉(zhuǎn)換時(shí)間來(lái)講負(fù)載間的此時(shí)除非相對(duì)于傳播長(zhǎng)度和信號(hào)邊沿轉(zhuǎn)換時(shí)間來(lái)講負(fù)載間的距離很小，否則就需要考慮信號(hào)完整相關(guān)的因素。距離很小，否則就需要考慮信號(hào)完整相關(guān)的因素。l這種布線也會(huì)影響信號(hào)質(zhì)量和故障點(diǎn)處的這種布線也會(huì)影響信號(hào)

26、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(chǔ)器高速緩沖存儲(chǔ)器REMC theory and application時(shí)鐘電路布線和端接l因此對(duì)于共用的單個(gè)驅(qū)動(dòng)源的快邊沿轉(zhuǎn)換速率的信號(hào)，電路因此對(duì)于共用的單個(gè)驅(qū)動(dòng)源的快邊沿轉(zhuǎn)換速率的信號(hào)，電路網(wǎng)絡(luò)要優(yōu)先于級(jí)鏈串行方式布線而選用射線狀連線（從驅(qū)動(dòng)源網(wǎng)絡(luò)要優(yōu)先于級(jí)鏈串行方式布線而選用射線狀連線（從驅(qū)動(dòng)源到多個(gè)負(fù)載同時(shí)提供多個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的連線）到多個(gè)負(fù)載同時(shí)提供多個(gè)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(chǔ)器高速緩沖存儲(chǔ)器RRRREMC theory and a

27、pplication時(shí)鐘電路布線和端接l如果必須使用一條電氣長(zhǎng)的信號(hào)線布線，那么這條印制線如果必須使用一條電氣長(zhǎng)的信號(hào)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(chǔ)器高速緩沖存儲(chǔ)器RR1R2CGND+VEMC theory and application時(shí)鐘電路布線和端接p信號(hào)線差分對(duì)信號(hào)線差分對(duì)l對(duì)于單端信號(hào)線，如果不同地電位的偏移量太大，會(huì)導(dǎo)致不對(duì)于單端信號(hào)線，如果不同地電位的偏移量太大，會(huì)導(dǎo)致不能正常工作，所以在這種情況下，可以使用信號(hào)線差分對(duì)在兩能正常工作，所以在這種情況下，可以使用信號(hào)線差分對(duì)在兩個(gè)系統(tǒng)間（機(jī)箱到機(jī)箱、

28、機(jī)箱到外設(shè)）發(fā)送邏輯信號(hào)，此時(shí)，個(gè)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(hào)，此時(shí)，驅(qū)動(dòng)器和接收器應(yīng)分別采用浮地設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)器和接收器應(yīng)分別采用浮地設(shè)計(jì)+-+-+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(zhǎng)度在制造能達(dá)到的范圍內(nèi)匹配兩條印制線的長(zhǎng)度端接電阻中部到虛地的連線沒(méi)有表示出端接電阻中部到虛地的連線沒(méi)有表示出EMC theory and application時(shí)鐘電路布線和端接l信號(hào)線差分對(duì)的優(yōu)點(diǎn)是降低信號(hào)線差分對(duì)的優(yōu)點(diǎn)是降低EMIl使用信號(hào)線差分對(duì)的目的在理論上是能從驅(qū)動(dòng)器使用信號(hào)線差分對(duì)的目的在理論上是能從驅(qū)動(dòng)

29、器發(fā)送兩個(gè)純凈的信號(hào)到接收器，而不必考慮它們?nèi)绨l(fā)送兩個(gè)純凈的信號(hào)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(hào)差分對(duì)間保持特殊的差某些邏輯系列需要在信號(hào)差分對(duì)間保持特殊的差模阻抗模阻抗l對(duì)于多數(shù)應(yīng)用的情況，差分信號(hào)線的布線并不需對(duì)于多數(shù)應(yīng)用的情況，差分信號(hào)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(hào)線布線設(shè)計(jì)要求在兩條印制線間適好的差分信號(hào)線布線設(shè)計(jì)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(zhǎng)度相當(dāng)端接差模阻抗，并且這兩條傳輸線也必須長(zhǎng)度相等，以達(dá)到所使用的邏輯系列的時(shí)間公差在所允許等，以達(dá)到所使用的邏輯系列的時(shí)間公差在所允許的時(shí)間之內(nèi)的時(shí)間之內(nèi)EMC

30、theory and application時(shí)鐘電路布線和端接l在不同布線層布置差分信號(hào)線會(huì)出現(xiàn)四個(gè)相關(guān)聯(lián)在不同布線層布置差分信號(hào)線會(huì)出現(xiàn)四個(gè)相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題的問(wèn)題（1）阻抗控制阻抗控制：當(dāng)線條跳層時(shí)，傳輸線就出現(xiàn)了阻抗不連：當(dāng)線條跳層時(shí)，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(duì)于具體的結(jié)構(gòu)，由于回：尤其對(duì)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(hào)在微帶線上傳播比帶狀線快，因?yàn)檩^：信號(hào)在微帶線上傳播比帶狀線快，因?yàn)檩^快的電磁波傳播速度，微帶線傳輸信號(hào)會(huì)早于帶狀線傳輸信快的電

31、磁波傳播速度，微帶線傳輸信號(hào)會(huì)早于帶狀線傳輸信號(hào)出現(xiàn)在接收器處，甚至在使用兩種類型的線條同時(shí)也采用號(hào)出現(xiàn)在接收器處，甚至在使用兩種類型的線條同時(shí)也采用了匹配的長(zhǎng)度時(shí)，也要超出電路允許的時(shí)間差的裕量了匹配的長(zhǎng)度時(shí)，也要超出電路允許的時(shí)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(guò)：如果接收器不是直接負(fù)載，而是通過(guò)電纜或連接板互連，此時(shí)連接在線條上的是容性負(fù)載，這個(gè)電纜或連接板互連，此時(shí)連接在線條上的是容性負(fù)載，這個(gè)容性負(fù)載能在邊界位置導(dǎo)致差模信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換成共模，惡化EMIEMC theory and application時(shí)

32、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(wèn)題的三種現(xiàn)象問(wèn)題的三種現(xiàn)象（1）由于過(guò)孔和時(shí)鐘線層間跨越引起鏡像平面不連續(xù)，此時(shí)）由于過(guò)孔和時(shí)鐘線層間跨越引起鏡像平面不連續(xù)，此時(shí)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(gè)環(huán)形天線回路變成彎曲路徑，產(chǎn)生一個(gè)環(huán)形天線（2）元件輸出信號(hào)的轉(zhuǎn)換邊沿產(chǎn)生的峰值浪涌電流會(huì)注入到電）元件輸出信號(hào)的轉(zhuǎn)換邊沿產(chǎn)生的峰值浪涌電流會(huì)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(gè)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(gè)PCB上傳播上傳播（3）如果未使用）如果未使用3-W布線原則，那么在過(guò)孔的圓形

33、保留區(qū)會(huì)產(chǎn)生布線原則，那么在過(guò)孔的圓形保留區(qū)會(huì)產(chǎn)生磁損耗。磁損耗。l時(shí)鐘采用微帶線和帶狀線布線的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：時(shí)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(guò)元件能量通過(guò)元件和線條輻射出來(lái)和線條輻射出來(lái)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時(shí)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(hào)布線使用可靠的鏡像或參考平面緊鄰信號(hào)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

34、控制傳輸線阻抗穩(wěn)定的同時(shí)減小線條長(zhǎng)度。如果使用串聯(lián)方式的端接，輸線阻抗穩(wěn)定的同時(shí)減小線條長(zhǎng)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(dòng)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(dòng)器的管腳上，而不是在電阻和器件間使用過(guò)孔。在連接電阻后，就可以布置一個(gè)到內(nèi)層的過(guò)器件間使用過(guò)孔。在連接電阻后，就可以布置一個(gè)到內(nèi)層的過(guò)孔孔l在多層板上不要在微帶線層布時(shí)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(shí)鐘或其他敏感的線條。通常PCB的外層都是為大的信號(hào)總線和的外層都是為大的信號(hào)總線和I/O電路保留的，如果布置包電路保留的，如果布置包含高量級(jí)含高量級(jí)RF能量的微帶線會(huì)影響這些功能信

35、號(hào)的質(zhì)量。當(dāng)在外能量的微帶線會(huì)影響這些功能信號(hào)的質(zhì)量。當(dāng)在外層布線時(shí)，由于相關(guān)參考平面的變化會(huì)引起印制線分布電容的層布線時(shí)，由于相關(guān)參考平面的變化會(huì)引起印制線分布電容的變化，因此會(huì)影響功能并導(dǎo)致信號(hào)降級(jí)變化，因此會(huì)影響功能并導(dǎo)致信號(hào)降級(jí)l保持線條阻抗恒定并減少或消除過(guò)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(guò)孔，這樣印制線的輻射就不會(huì)比同軸電纜強(qiáng)了。當(dāng)使用包含電場(chǎng)的布線平面具有鏡像平面會(huì)比同軸電纜強(qiáng)了。當(dāng)使用包含電場(chǎng)的布線平面具有鏡像平面時(shí)，傳輸線中的磁通會(huì)因?yàn)榛芈分兴溺R像而相互抵消，這樣時(shí)，傳輸線中的磁通會(huì)因?yàn)榛芈分兴溺R像而相互抵消，這樣會(huì)減小輻射會(huì)減小輻射EMC theor

36、y and application時(shí)鐘電路布線和端接p用過(guò)孔進(jìn)行層間跨越用過(guò)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(wèn)題，下列的設(shè)問(wèn)題，下列的設(shè)計(jì)方法是有效的：計(jì)方法是有效的：（1）只講時(shí)鐘和強(qiáng)干擾線安排在同一個(gè)布線層上。這意味）只講時(shí)鐘和強(qiáng)干擾線安排在同一個(gè)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(gè)平面內(nèi)方向的布線都在同一個(gè)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(méi)有因?yàn)槭褂眠^(guò)孔或跳換布線平面而在連線上生成的不保沒(méi)有因?yàn)槭褂眠^(guò)孔或跳換布線平面而在連線上生成的不連續(xù)點(diǎn)

37、連續(xù)點(diǎn)l如果在水平和垂直布線層間必須使用過(guò)孔來(lái)對(duì)敏感信號(hào)線、如果在水平和垂直布線層間必須使用過(guò)孔來(lái)對(duì)敏感信號(hào)線、強(qiáng)干擾或時(shí)鐘信號(hào)線布線，那么必須在強(qiáng)干擾或時(shí)鐘信號(hào)線布線，那么必須在“每個(gè)每個(gè)”信號(hào)線布信號(hào)線布線層跳層處布置地線過(guò)孔。當(dāng)然地線過(guò)孔總是零電位的，線層跳層處布置地線過(guò)孔。當(dāng)然地線過(guò)孔總是零電位的，而地線過(guò)孔是緊鄰信號(hào)從水平布線層向垂直布線層跳層所而地線過(guò)孔是緊鄰信號(hào)從水平布線層向垂直布線層跳層所布置的過(guò)孔，因此地線過(guò)孔只有在布置的過(guò)孔，因此地線過(guò)孔只有在PCB具有一個(gè)以上的內(nèi)具有一個(gè)以上的內(nèi)部零伏參考平面層時(shí)才可以使用。部零伏參考平面層時(shí)才可以使用。EMC theory and ap

38、plication時(shí)鐘電路布線和端接l當(dāng)只有一個(gè)零伏參考平面（地）而另一個(gè)平面是具有電勢(shì)的當(dāng)只有一個(gè)零伏參考平面（地）而另一個(gè)平面是具有電勢(shì)的平面會(huì)發(fā)生什么？為保持穩(wěn)定的平面會(huì)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(hào)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(hào)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(shí)，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(shí)，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(guò)孔與地平面相緊鄰的層上使用地線。這條地線必須在兩端用過(guò)孔與地平面相連。而且這條地線還必須與信

39、號(hào)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(hào)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(wú)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(wú)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時(shí)鐘電路布線和端接l當(dāng)必須進(jìn)行層間跳越時(shí)如何減少過(guò)孔？在設(shè)計(jì)合理的當(dāng)必須進(jìn)行層間跳越時(shí)如何減少過(guò)孔？在設(shè)計(jì)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

40、必須“人工布線人工布線”的時(shí)鐘和強(qiáng)干擾線。此的時(shí)鐘和強(qiáng)干擾線。此時(shí)時(shí)PCB設(shè)計(jì)者有很大的自由度來(lái)布防這些很少的幾條線。這樣設(shè)計(jì)者有很大的自由度來(lái)布防這些很少的幾條線。這樣設(shè)計(jì)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(jì)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(guò)孔處進(jìn)行層間跳越。這個(gè)層間切換須在緊鄰元件接地管腳的過(guò)孔處進(jìn)行層間跳越。這個(gè)層間切換會(huì)共享此元件的接地管腳。此時(shí)，接地管腳在為信號(hào)線層間跳會(huì)共享此元件的接地管腳。此時(shí)，接地管腳在為信號(hào)線層間跳越提供越提供RF電流回路的同時(shí)還為元件提供了零伏參考。電流回路的同時(shí)還為元件提供了零伏參考。GndGndC

41、LK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(hào)層鄰近的平面到信號(hào)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(hào)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(hào)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時(shí)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(gè)重要因素，它特指印制線間、印制是布線中必須考慮的一個(gè)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(chǎng)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(chǎng)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)意地發(fā)