老司机整理的@@PCB设计走线@@常用规则@@

作者@@:广元兄@@,文章来源@@:信号完整性学习之路@@

一直以来@@,想写点关于@@PCB走线@@相关的基础知识@@。信号完整性的工作@@,很大一部分基于@@PCB走线@@规则的设定以及走线@@优化@@。仿真工作或@@者说后仿的工作都是基于@@PCB设计已经定型的情况下进行的@@,也就是说链路的相关风险已经固定了@@。所以@@,设定规则来管控风险比出现风险解决来得更重要@@。预防管控@@的能力是未来信号完整性工程师的必备@@基础技能@@。

预防管控@@PCB走线@@的风险@@,最最基础的知识就是熟知常用走线@@规则@@。本文的思维导图@@@@:

思维导图@@

1. 线长匹配@@ Length Matching

总长线长匹配@@@@&分层线长匹配@@@@

总长线长匹配@@@@的@@5 mils已经在很多产品设计中有应用@@,这也是很多设计准则@@里提到的@@。

设计准则@@

分层线长匹配@@@@的概念好像没有那么普遍@@,差分线的走法@@@@,BGA区域@@打过孔到内层@@,内层走线@@打过孔到终端@@,内层阻抗相对容易管控和@@差分线走线@@对称性缘故@@,一般情况下@@,表层两段距离相对比较短@@,所以@@长度的匹配一般在内层进行@@,也就是间接实行了分层线长匹配@@@@@@。很多时候@@,这种分层线长匹配@@@@的概念在很多产品的设计中被忽略了@@。

分层线长匹配@@@@

就近补偿@@

当长度不匹配发生时@@,推荐就近补偿@@@@,防止不连续的传播@@。如何就近长度匹配@@,产品的分类不同@@,要求也不同@@,消费类产品没有给出相关建议@@,只是对@@BREAKOUT区域@@以及连接器的@@PIN区域@@,给出了相关建议的数值@@@@。

数值@@

就近补偿@@的一些走线@@方式@@@@:

走线@@方式@@

匹配样式@@

常见的匹配样式@@有蛇形线@@,PAD区域@@内走线@@等@@,蛇形线中@@3W2S原则是很多产品设计中常用的绕线方法@@,通过这样的操作@@,来达到线长匹配@@@@。

3W2S有些相互关系的@@,建议还是搞清楚点@@。相对于@@3W2S故意绕线来达到线长匹配@@@@@@,PAD区域@@走线@@匹配的方式对匹配所带来的影响更小@@。

匹配样式@@

需要注@@意的是@@:线长匹配@@最终目的是等时@@。

2. 双带线@@ Dual-Stripline

高速产品的轻薄化@@,PCB厚度限制了走线@@层数@@,就有了高速线走在相邻两层上@@,为了减少相互的串扰@@,走线@@的方法有间距管控@@(DDR部分实现难度比较大@@),垂直走线@@@@(这种方法实现难度比较大@@),30度角走线@@@@(这种方法比较推荐@@)。

30度角走线@@@@

双带线@@是未来产品设计的一大趋势@@,细节性的东西很多@@,比如@@双带线@@相互平行重复度及长度等@@。

3. 差分转换过孔@@ Differential Transitional Via

PCB走线@@,过孔是不可缺少的部分@@,这里不讲盲埋孔之类@@,只讲差分过孔@@处理方式@@。

不同产品有不同的设计细则@@,但大体是相通的@@:

1.如果差分过孔@@@@stub(残桩@@)较长@@,信号的速率比较高@@(比如@@PCIe4.0),要做@@Backdrill(背钻@@);

2.差分过孔@@如果转换参考层@@,要打回流地孔@@,地孔到@@VIA的距离要大于本身的差分过孔@@距离@@,同时地孔要在@@100 mils以内@@。

差分过孔@@

说到@@stub(残桩@@),还有@@一种@@U-turn的走法@@,在终端@@THM连接器会用到@@。

U-turn的走法@@

4. 器件封装平面挖空@@ Component Footprint Plane Voiding

这里说的器件不仅仅是@@USB中要用的@@Electrostatic Diode (ESD) 和@@Common-mode choke(CMC),也包括高速链路中的匹配电阻@@,还有@@耦合电容@@,还有@@SMT连接器等@@。对其进行优化@@,是减少阻抗的突变@@@@。

阻抗的突变@@

优化处理@@的方式就是相邻平面层进行挖空@@(Voiding)。

优化处理@@

总结@@

以上便是以一条简单的高速链路路径举例@@,列举@@PCB走线@@相关常用规则@@。当然针对不同产品会有不同细则@@,殊途同归@@,所有的规则都是为了减小串扰@@,反射@@,损耗等@@,来保证信号完整性@@。如果遇到一些规则相互矛盾@@,这个时候就需要信号完整性工程师做出取舍@@,给出合理方案@@。

注@@:有些专业名词翻译不一定精准@@,英文已经带上@@,各自理解@@。有些图片@@来源于资料@@,侵删@@。

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