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关于高速电路设计的几个热门(困惑)观点

蒋修国/文

       1、关于松耦合还是紧耦合。只要了解高速电路的工程师都知道,差分线有紧耦合和松耦合之分,很多工程师在此都会纠结。一般SI工程师都会说这要看情况,我也会这么讲。但是从很多产品经验来看,对于差分走线,尽可能使用紧耦合会比较好。但是也有例外的情况,如果整个链路的布线有比较长一段距离无法达到紧耦合的话,这时就最好使用松耦合。图1显示了一对高速差分走线,采用了松耦合。由于最小间隔距离要求(受到SMA连接器的结构限制),在器件下无法采用紧耦合。如果内层采用紧耦合,信号会从紧耦合瞬变成松耦合,这会引起阻抗不连续。

 


1. 松耦合和地参考实例

       2、关于使用微带线还是带状线。通常,PCB布线分为微带线和带状线。很多资料都在讨论高速信号到底是使用微带线还是带状线,个人认为,布线在哪一层都是可以的,根据需要,如果布线长度较长,那么建议布线在内层(带状线)比较好(损耗和串扰都非常有优势),当然,内层会使信号换层,增加via。带状线还有将信号与其他噪声源相屏蔽的优势。

       3、关于布线为圆弧角。现在设计工程师经常流传说高速信号线在设计时,都要使用圆角布线,其实不一定,我们之前做过很多实验,对于不超过10Gbps的信号设计,45°角布线完全可以满足设计要求(SI/EMC),当然,建议不要使用90°拐角,这会带来阻抗不连续性。当然,要是你还是不相信,那么你就去绕圆弧线吧。

       4、关于跨分割。大家在学习高速电路设计的时候,不要让高速信号跨过平面分割层。当然,谁又不想有一个完整的平面,但是,当你遇到HDI板的时候,就会遇到不得不跨分割的情况,那么,请大胆的跨吧。记得让布线尽快的跨过gap区域(如图2),切忌在gap上绕线(如图3);如果可以,请就近加一颗合适的电容(猜一猜为什么要一个电容?)。(记住,这是在逼不得已的情况再跨,切记不要胡乱的来回跨,毕竟跨分割会增加返回通路,导致布线电感增加,阻抗变化,进而影响信号完整性)

 


2 跨分割平面


3 多次跨平面布线 

       5、关于高速信号via的非功能焊盘(NFP)。在上一期的文章中,我们提到了非功能焊盘需要去掉(有的工程师在问,什么是非功能焊盘,简单来讲,就是不起任何作用的via焊盘)。虽然,现在很多比较好的PCB工厂在生产时,会自行去掉没使用的非功能焊盘,但是还是建议在设计的时候,就去掉,毕竟板厂都是良莠不齐的,要是你换一个板厂,人家没有给你去掉,到时候你哭都来不及啦。


4.非功能焊盘

       6、关于高速电路的via stub。对于高速电路,如果信号走线必须要通过过孔,那么在对其进行布线时,就需要注意via stub,尽量减小via stub的长度。这就需要设计工程师规划好,高速线尽量布在靠近bottom层。如果确实留有stub,也可以考虑使用back drill技术,钻掉多余的stub(当然,这就会增加产品的成本)。


5. Stub示意图

       7、关于“泪滴”。泪滴的使用,不仅存在于高速电路PCB中,在一般的PCB设计中也经常使用。这个不仅仅对信号有好处(主要是让阻抗渐变),对PCB生产也有帮助,免得出现“断脖子”情况。PCB布线从宽引脚和走线连接至窄引脚或者走线时,使用“泪滴”模式以减小阻抗不连续性。例如,当设计工程师在设计连接SMA连接器和走线时,使用“泪滴”。 


6.SMA“泪滴

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