九、时钟电路、布线和端接–1.ppt

第9章 时钟电路、布线和端接 有两种基本的拓扑类型。 当只有一个零伏参考平面（地）而另一个平面是具有电势的平面会发生什么？为保持稳定的RF电流回路，零伏（地）平面必须作为主回路，而主要的信号线必须背靠此零伏平面布线。在完成层间跨越后，当线条背靠电源平面时，需要在与电源层紧邻的层上使用地线。这条地线必须在两端用过孔与地平面相连。而且这条地线还必须与信号线平行，两者间距在制造允许范围内尽可能小。 IC IC RF回路路径 地平面 电源平面 与电源平面不相连的跳线 接地线 注意：为确保无干扰的射频回流路径，布置的连接主接地平面的紧邻电源平面的接地线条 当必须进行层间跳越时如何减少过孔？在设计合理的PCB中，首先需要布的线就是必须“人工布线”的时钟和强干扰线。此时PCB设计者有很大的自由度来布防这些很少的几条线。这样设计者就可以采用直线连接的方式布置跳层线条。这几条线必须在紧邻元件接地管脚的过孔处进行层间跳越。这个层间切换会共享此元件的接地管脚。此时，接地管脚在为信号线层间跳越提供RF电流回路的同时还为元件提供了零伏参考。 Gnd Gnd CLK 元件的共地管脚跳线，以保证射频电流能跳到信号层邻近的平面层上 注意：采用跳层方式进行敏感信号线条的优化布线，采用共享接地管脚可以确保恒定的射频回流路径 * EMC theory and application PCB内形成的传输线 不同的逻辑族器件具有不同的源特性阻抗，如果在PCB板中布置了传输线，那么就必须匹配此电路逻辑族器件的源和负载阻抗 在布线前必须确定最佳的布线宽度和布线到最近的参考平面的距离 通常计算传输线阻抗的近似公式由于制造过程中制造公差的影响而变得不十分精确 成形后线条的顶部宽度 带宽 芯层材料 铜厚 图 蚀刻成形后的线条的宽度尺度 影响传输线阻抗计算精度的因素 一阶因素：线宽、线条距离参考平面的高度（介质厚度）、介电常数 二阶因素： 回路长度：传输线越长，电感值就越大 印制线厚度：当使用1/2到1oz铜线时，印制线厚度变化对线条阻抗的影响约为2Ω/mil 侧壁形状:侧壁尺寸的变化导致线条阻抗的变化小于1% 阻焊层覆盖范围：使用标准厚度的阻焊层，可以看到线条阻抗变化的灵敏度为3Ω/mil，当确定了阻焊层后就可以通过这一数值来修正微带线的线条阻抗值 同一个部件中混合使用的不同介质：如果要确定混合使用不同介质板对整个阻抗的影响，就需要用场的计算方法 拓扑结构 微带线拓扑 对于15W25mil有效 对于5W15mil有效 W H T 介质材料 注意： 当W和H的比值小于等于0.6时，式（1）的典型精度为±5%；当W和H的比值在0.6～2.0之间时，精度下降到±20% 在测试和计算线条阻抗时，印制线的宽度应在印制线厚度方向的中间位置测量 对于不同的制造过程，刻蚀后最终的线条宽度会与图中标定的不同，印制线上部的一些铜会被刻蚀掉，这就使得上部的宽度小于希望得到的值，将线条顶部和底部的宽度取平均，能得到更典型的精确的阻抗数值 印制线厚度导致阻抗幅值的改变很小，因此在1GHz以下的实际设计中完全可以忽略印制线厚度的因素 信号沿微带线传输存在延时，该延时仅仅与介质材料的有效介电常数相关 埋入式微带线拓扑 W H T 介质材料2 介质材料1 B 埋入式微带线与非埋入式微带线具有相同的导体几何结构，有效相对介电常数会增大 一般埋入式微带线的等式与微带线公式相比除了修正介电常数外，其余都相同 单带状线拓扑 W H T 介质材料 B H 上式可以用来对最佳高度、宽度和印制线厚度值进行变量值选择，对于实际的电路板结构，阻抗计算值会因为制造公差的原因与实际值有±5%左右的差异 W/(H-T)0.35，T/H0.25 双带状线或非对称带状线拓扑 W T 介质材料 B H D 这种拓扑结构会增强布线层和参考平面间的耦合 差分微带线和带状线拓扑 介质材料 H W D T 微带线的设置 介质材料 W D B H H T 带状线的设置 差模阻抗Zdiff的计算：通常只有线条宽度W是可以变化的，以便确定最佳的Zdiff值，两条印制线间的距离D却不应调整，这是因为D的取值应为制造过程中所能达到的最小线间距。 微带线 带状线 要采用差分对布线，主要有以下五个原因： 为匹配外部平衡的差分传输线，此时与线间耦合无关 为避免地电位反弹 为减小EMI，因为磁通在紧邻的两条线上沿相反的方向传输，所以印制线上的磁通是相互抵消的，结果就减小了辐射 为减小本地串扰 改善PCB布线的效率，如果采用紧密的差分布线，需注意两点： ①必须计算出新的印制线宽度来补偿由于信号线相互接近而导致的差模阻抗的下降 ②一旦信号线是差分对时，就不应将它们分离 除受到空间强烈制约的情况，首选的布线方法还是并排模式（同层耦合）