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PCB设计技巧解析之如何正确的运用蛇形线

time : 2019-06-10 09:17       作者:凡亿pcb

蛇形线是Layout中经常使用的一类走线方式。其主要目的就是为了调节延时,满足系统时序设计要求。 
设计者必须要知道:蛇形线会破坏信号质量,改变传输延时,布线时要尽量避免使用。但实际设计中,为了保证信号有足够的保持时间,或者减小同组信号之间的时间偏移,往往不得不故意进行绕线。

蛇形线对信号传输的影响,最关键的两个参数就是平行耦合长度(Lp)和耦合距离(S),信号在蛇形走线上传输时,相互平行的线段之间会发生耦合,呈差模形式,S越小,Lp越大,则耦合程度也越大。可能会导致传输延时减小,以及由于串扰而大大降低信号的质量。在高速PCB设计中,蛇形线没有所谓滤波或抗干扰的能力,只可能降低信号质量,所以只作时序匹配之用而无其它目的。

 蛇形线

  PCB上的任何一条走线在通过高频信号的情况下都会对该信号造成延时,蛇形走线的主要作用是补偿“同一组相关”信号线中延时较小的部分,这些部分通常是没有或比其它信号少通过另外的逻辑处理;最典型的就是时钟线,通常它不需经过任何其它逻辑处理,因而其延时会小于其它相关信号.
单位长度的线延迟差也是固定的,延迟跟线宽,线长,铜厚,板层结构有关,但线过长会增大分布电容和分布电感,使其信号质量受到影响,所以时钟IC引脚一般都接RC端接,但蛇形走线并非起电感的作用,相反的,电感会使信号中的上升元中的高次谐波相移,造成信号质量恶化,所以要求蛇形线间距最少是线宽的两倍,信号的上升时间越小就越易受分布电容和分布电感的影响. 因为应用场合不同具不同的作用,如果蛇形走线在电脑板中出现,其主要起到一个滤波电感的作用,提高电路的抗干扰能力,电脑主机板中蛇形走线的作用主要有两点:1、阻抗匹配 2、滤波电感.对一些重要信号,要求必须严格等长,以消除时滞造成的隐患,绕线是唯一的解决办法.
若在一般普通PCB板中,是一个分布参数的 LC 滤波器,还可作为收音机天线的电感线圈,短而窄的蛇形走线可做保险丝等等.
采用蛇行线的确有助于提高主板、显卡的稳定性,有助于消除长直线在电流通过时产生的电感现象,减轻线与线之间的串扰问题,这一点在高频率时表现得尤为明显.当然设计者也能够通过减小布线的密度达到相同的效果.
蛇型走线时要注意几点:

  1. 尽量增加平行线段的距离(S),至少大于3H,H指信号走线到参考平面的距离。通俗的说就是绕大弯走线,只要S足够大,就几乎能完全避免相互的耦合效应。
  2. 减小耦合长度Lp,当两倍的Lp延时接近或超过信号上升时间时,产生的串扰将达到饱和。
  3. 高速以及对时序要求较为严格的信号线,尽量不要走蛇形线,尤其不能在小范围内蜿蜒走线。
  4. 可以经常采用任意角度的蛇形走线,能有效的减少相互间的耦合。
  5. 高速PCB设计中,蛇形线没有所谓滤波或抗干扰的能力,只可能降低信号质量,所以只作时序匹配之用而无其它目的。  
  6. 有时可以考虑螺旋走线的方式进行绕线,仿真表明,其效果要优于正常的蛇形走线。

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