電(dian)子(zi)設備和(he)系(xi)統(tong)依賴於其電路(lu)內清(qing)晰(xi)且不間斷的(de)高(gao)速(su)數(shu)據傳輸。然(ran)而(er)，內(nei)部(bu)和(he)外(wai)部(bu)電(dian)子幹擾(rao)源(yuan)都(dou)會(hui)降低(di)信號傳輸的(de)完整(zheng)性(xing)。布置(zhi) PCB 以減(jian)輕(qing)此類降級影響並確保(bao)信(xin)號的(de)清晰(xi)傳輸至關重(zhong)要。以下(xia)是 PCB 設計(ji)中(zhong)信號完整(zheng)性(xing)的(de)壹(yi)些(xie)規(gui)則(ze)和(he)技術(shu)，可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)幫(bang)助。

    信(xin)號完整(zheng)性(xing)基礎(chu)

    信(xin)號完整(zheng)性(xing)電子(zi)設備中的(de)信號速(su)度(du)越快(kuai)，它們(men)受(shou)串(chuan)擾(rao)、阻(zu)抗(kang)不匹配、振鈴(ling)和(he)地(di)彈(dan)的(de)影響就越大。最終(zhong)，這(zhe)些(xie)影響會(hui)降低(di)信號的(de)保真(zhen)度(du)或(huo)信(xin)號完整(zheng)性(xing)，直至出(chu)現傳(chuan)輸錯誤，從(cong)而(er)導(dao)致系(xi)統(tong)運行出(chu)現故(gu)障(zhang)。這(zhe)些(xie)故障(zhang)可(ke)能(neng)表現為(wei)間歇性(xing)問題(ti)，也(ye)可(ke)能(neng)完全(quan)關閉系(xi)統(tong)。更復雜的(de)是，信號完整(zheng)性(xing)差的(de)問題(ti)可(ke)能(neng)不會(hui)在原型制作(zuo)過程中(zhong)出(chu)現，但在電路板正常(chang)生(sheng)產時(shi)會(hui)導(dao)致多(duo)次(ci)故障(zhang)。

    以(yi)下(xia)效(xiao)應表征(zheng)了(le)失(shi)去完整(zheng)性(xing)的(de)信號：

    信(xin)號會(hui)因疊加(jia)自身並改變其信噪(zao)比的(de)有害(hai)噪(zao)聲的(de)影響而(er)劣化(hua)。

    信(xin)號的(de)形狀(zhuang)從(cong)其初始(shi)輪廓(kuo)改變或(huo)扭曲。

    該(gai)信(xin)號產生(sheng)的(de)噪聲會(hui)對 PCB 上的(de)其他(ta)電(dian)路產生(sheng)不利(li)影響。

    相(xiang)反(fan)，目標(biao)是保護(hu)電路(lu)板免受其他(ta)電(dian)子設備的(de)EMI影響，並防止(zhi)其輻(fu)射影響其他(ta)電(dian)路的(de)EMI。實現這(zhe)壹(yi)點(dian)的(de)方(fang)法(fa)是設計(ji)布局(ju)以(yi)避(bi)免電路板信號失(shi)真(zhen)。理解壹(yi)些(xie)關鍵的(de)布局(ju)技(ji)術(shu)對於確保信(xin)號完整(zheng)性(xing)至關重(zhong)要。

    確(que)保(bao) PCB 布局(ju)中(zhong)信(xin)號完整(zheng)性(xing)的(de)技術(shu)

    為(wei)了(le)在(zai)電(dian)路(lu)板上保持(chi)良(liang)好的(de)信號完整(zheng)性(xing)，確定(ding)潛(qian)在問題(ti)並布局(ju)電(dian)路(lu)板以專(zhuan)門解(jie)決這(zhe)些(xie)問題(ti)。以下(xia)是四個信(xin)號完整(zheng)性(xing)問題(ti)以及允(yun)許(xu) PCB 設計(ji)人(ren)員控制它(ta)們(men)的(de)布局(ju)技(ji)術(shu)：

    阻(zu)抗(kang)不匹配

    信(xin)號的(de)質量取決於(yu)它(ta)用於傳(chuan)輸的(de)跟蹤(zong)和(he)返回(hui)路徑(jing)。對於敏感的(de)高(gao)速(su)信(xin)號，傳輸線(xian)均勻(yun)性(xing)的(de)任何(he)變化(hua)都會(hui)引起反(fan)射(she)，從而(er)導(dao)致信(xin)號失(shi)真(zhen)。控制這(zhe)壹(yi)點(dian)要求(qiu)高(gao)速(su)傳(chuan)輸線(xian)以統(tong)壹(yi)控(kong)制(zhi)的(de)阻抗(kang)布局(ju)。此(ci)過程將需要在與參(can)考平(ping)面相鄰(lin)的(de)層上布線(xian)，以獲(huo)得(de)清晰(xi)的(de)返回(hui)路徑，並使(shi)用為(wei)板層配置(zhi)計(ji)算的(de)特定(ding)走線(xian)寬度(du)和(he)空間。

    距(ju)離

    當(dang)電(dian)路板走線(xian)靠(kao)得(de)太近(jin)時(shi)，壹(yi)個中(zhong)的(de)信號脈沖可(ke)能(neng)會(hui)壓(ya)倒(dao)另(ling)壹(yi)個。這(zhe)種串擾(rao)也(ye)稱(cheng)為(wei)無(wu)意的(de)電磁(ci)耦合(he)，可(ke)能(neng)導(dao)致受(shou)害(hai)信(xin)號模仿(fang)攻擊(ji)者(zhe)信(xin)號的(de)特征(zheng)。串擾(rao)對於高(gao)速(su)敏(min)感走線(xian)尤其成問題(ti)，即使(shi)它(ta)們(men)可(ke)能(neng)以(yi)制(zhi)造的(de)最小間距要求(qiu)布線(xian)。這(zhe)裏(li)的(de)關鍵是在時(shi)鐘線(xian)等(deng)敏(min)感走線(xian)之間保持(chi)更(geng)大的(de)間距，通常是走線(xian)寬度(du)規(gui)則(ze)的(de)三(san)倍。此(ci)外(wai)，避(bi)免(mian)在(zai)同壹(yi)層或(huo)相(xiang)鄰信號層上長距(ju)離平行布線(xian)。為(wei)了(le)防(fang)止(zhi)耦合(he)寬邊(bian)，最好交替相鄰信(xin)號層的(de)水平(ping)和(he)垂直布線(xian)。

    電(dian)磁(ci)幹擾(rao) (EMI)

    如果(guo)不小(xiao)心布線(xian)，具有(you)較高(gao)頻(pin)率(lv)信號的(de)走線(xian)可(ke)能(neng)會(hui)像天線(xian)壹(yi)樣(yang)輻(fu)射 EMI。這(zhe)些(xie)走線(xian)包括(kuo)參考平(ping)面上的(de)信號返回路徑(jing)，必(bi)須(xu)確保(bao)沒有(you)分(fen)裂(lie)或(huo)其他(ta)會(hui)導(dao)致噪(zao)聲信(xin)號的(de)障(zhang)礙物。此外(wai)，時(shi)鐘線(xian)等(deng)敏(min)感的(de)高(gao)速(su)信(xin)號應與其他(ta)走線(xian)分(fen)開(kai)，並(bing)盡(jin)可(ke)能(neng)在(zai)單(dan)層上幹(gan)凈(jing)地(di)布線(xian)，不要有 90° 拐(guai)角。差分(fen)對需要緊密(mi)布線(xian)，保持(chi)所(suo)需的(de)間距並且不會(hui)在過孔或(huo)其他(ta)障(zhang)礙物周(zhou)圍分(fen)裂(lie)。另壹(yi)個好(hao)習慣(guan)是避免(mian)走線(xian)或(huo)過孔配置(zhi)，它們(men)是可(ke)以(yi)產生(sheng)信號反射並充當天(tian)線(xian)的(de)短(duan)截線(xian)。

    地(di)面彈(dan)跳(tiao)

    隨著(zhe)電(dian)路板上元件的(de)高(gao)速(su)開(kai)關，電壓(ya)可(ke)能(neng)不會(hui)返回(hui)到地(di)電平，而(er)是在其上方(fang)“反(fan)彈(dan)”。這(zhe)種反彈(dan)會(hui)導(dao)致接(jie)收器(qi)錯誤解(jie)釋信(xin)號脈沖並(bing)產生(sheng)錯誤結(jie)果。為(wei)避(bi)免這(zhe)種情況(kuang)，請(qing)確保(bao)將去耦電容(rong)器(qi)放(fang)置(zhi)在盡(jin)可(ke)能(neng)靠(kao)近(jin)其指(zhi)定(ding) IC 上(shang)相關電源(yuan)引(yin)腳(jiao)的(de)位置(zhi)。這(zhe)種做法將減少切(qie)換(huan)期間的(de)電流(liu)尖(jian)峰。此外(wai)，請(qing)確保(bao)將每個接(jie)地(di)引腳(jiao)單(dan)獨連(lian)接(jie)到接地(di)層。菊花鏈接地(di)連接可(ke)能(neng)有(you)助於(yu)減(jian)少過孔數(shu)量和(he)簡化(hua)布線(xian)，但它們(men)也(ye)會(hui)增加(jia)返回(hui)電(dian)流回(hui)路(lu)和(he)電感。

    PCB 制(zhi)造中的(de)信號完整(zheng)性(xing)

    信(xin)號完整(zheng)性(xing)與高(gao)速(su)傳(chuan)輸線(xian)的(de)布線(xian)方(fang)式(shi)密(mi)切(qie)相關，良(liang)好的(de)布線(xian)技術(shu)始於完善的(de)元件(jian)布局(ju)。首(shou)先(xian)，電路板需要劃(hua)分(fen)為(wei)其功能(neng)區域和(he)組件，以(yi)便為(wei)高(gao)速(su)電(dian)路提(ti)供(gong)最短(duan)和(he)最直接(jie)的(de)信號路徑。但在開(kai)始(shi)放(fang)置(zhi)元件(jian)之(zhi)前(qian)，開(kai)發板層堆疊至關重(zhong)要，這(zhe)將最好地(di)促進設計(ji)的(de)阻抗(kang)布線(xian)。

    在(zai)這(zhe)裏(li)，與您(nin)的(de) PCB 合(he)同制(zhi)造商合(he)作以(yi)確(que)定(ding)電(dian)路板的(de)層數(shu)和(he)配置(zhi)是明智(zhi)的(de)。您的(de)電路(lu)板不僅(jin)需要針(zhen)對最佳信號完整(zheng)性(xing)進行配置(zhi)，還(hai)需要針(zhen)對操作環境(jing)及其可(ke)制(zhi)造性(xing)進行設計(ji)。在(zai) VSE，我(wo)們(men)幫(bang)助客(ke)戶(hu)開(kai)發具(ju)有(you)制(zhi)造成本(ben)效益(yi)和(he)最佳高(gao)速(su)性(xing)能的(de)電路(lu)板。

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