24小時聯系電話:18217114652、13661815404
中文
技術專題
單端和差分信號的PCB布線規則
單端和差分信號的PCB布線規則
在區分為“慢”或“快”信號之間的區分似乎是任意的，并且可能取決于您詢問的人。一個相關的主題是PCB走線在電氣上是“短”還是“長”，您可能會在該主題上發現同樣多的分歧。無論您是要在PCB中路由慢速信號還是快速信號，走線都需要遵循一些PCB布線規則，以確保您的電路板按預期工作。
像許多其他程序時，Altium Designer ?有助于使這一過程變得簡單，但Altium Designer中更進了位，并分離為慢速和快速的信號轉化為自己的類別PCB布線規則。開始在組件之間路由信號之前，您需要查看您的設計規則，并將其調整為符合信號標準。在開始圍繞PCB布線信號之前，需要設置以下重要的PCB布線規則。
單端信號的PCB布線規則
關于PCB布線規則，最需要注意的一點是，布線標準不一定將自己定義為“低速”或“高速”。這種區別在很大程度上是由PCB設計人員創建和延續的，并且很大程度上是由于信號上升時間變得非常快（小于1 ns）時出現的信號完整性問題而引起的。因此，在設置設計規則時，了解信號標準中的約束就變得尤為重要，無論您處理的是慢速還是快速信號。
查找所需設計規則的第一個地方是信令標準的文檔。大多數標準的文檔可在線免費獲得。隨著創建更多設計，您將對這些標準更加熟悉，并且知道在設計中設置哪些規則。適用于單端信號許多標準的一些最常見的PCB布線規則是：
匹配的長度。對于總線標準或帶有源同步時鐘的并行數據路由，您需要在一定容差范圍內對組中的所有網絡強制執行長度匹配。在路由時，這是通過向網絡添加長度調整結構來完成的。
通過過渡。一些標準建議限制通孔過渡的數量，以防止過多的損耗，反射和其他寄生效應。
最大長度。有時會為給定的損耗正切值指定網的最大長度，以防止信號過度衰減。如果您使用的是低損耗層壓板，則可以根據損耗角正切值的差異來延長長度。
間隙。跡線必須與不屬于網絡的其他對象（焊盤，組件，平面等）保持分開。這樣可確保可制造性，減少不必要的寄生現象，并在高壓設計中提供ESD保護。
寬度和阻抗。這兩個量相互關聯，用于高速設計中的受控阻抗。了解如何將阻抗和走線寬度指定為PCB布線規則。
所有這些設計規則以及更多其他設計規則都可以 在Altium Designer的PCB規則和約束編輯器中進行訪問。如果您需要為一組網絡分配相同的PCB布線規則（對于單端信號組非常常見），最快的方法是將一組中的所有網絡分配給一個網絡類別。您可以從“ PCB編輯器”窗口中的“設計”→“類”選項（請參見下文）訪問此功能。將網絡分配給類別后，可以使用PCB規則和約束編輯器將設計規則分配給單個網絡或網絡類別。
其他可能不適用于特定信令標準的PCB布線規則也用于幫助確保您的設計井井有條。路由拓撲和路由層限制是兩個主要的示例。對于更高級的設計，例如具有BGA占用空間的組件，您可以使用設計規則來配置扇出策略。處理差分對需要一組自己的設計規則，如下一節所示。
差分對路由規則
差分對是唯一的，因為可以將慢速和快速信號作為差分對進行路由。無論信號是快還是慢，差分對仍然需要遵守一些通常對單端信號強制執行的設計規則。差分對要考慮的四個重要設計規則是：
阻抗公差。即使您的布線長度小于臨界長度，也最好咬一下子線，為差分對創建阻抗曲線，除非您的信令標準另有規定。其他幾何約束將取決于沿差分對的允許阻抗變化。
最大解耦長度。這告訴您最長的距離是差分對的兩側可以保持不耦合（即，相隔較大的距離）。這很重要，因為未耦合部分看起來像阻抗不連續，因此它必須足夠短。
長度匹配。請記住，差分信號是通過獲取兩個信號之間的差來讀取的，因此這兩個信號需要同時到達接收器。更快的信號需要更小的長度匹配容差。
最大凈長度。就像單端信號一樣，差分信令標準可能具有最大長度限制。以CAN總線為例；即使這是慢速標準，最大鏈接長度（PCB走線+電纜）也將取決于您將在系統中使用的數據速率。
在Altium Designer中，您可以在PCB規則和約束編輯器的“路由”→“差分對路由”區域中為上面的前兩點設置設計規則。其他兩點可以在“高速”區域中解決。如下圖所示：
如果您正在使用高速差分對，則上面討論的任何其他標準高速設計規則都可以應用于差分對。請注意，最簡單的方法是將相關的差分對分配給“差分對網絡類別”，然后選擇將由每個設計規則控制的類別。
如果在“對象匹配的位置”下拉菜單中未將設計規則配置為接受差分對網絡類，則可以使用查詢生成器創建自定義查詢。如下所示，用于為差分對網絡類分配最大長度（在PCB規則和約束編輯器的“高速”區域中找到）。
就像單端網絡一樣，在開始設置PCB布線規則之前，請閱讀有關信號標準的文檔。在這里，您可以找到差分信令標準的相關設計規則信息（通常在標準的“物理層”部分中）。在開始路由差分對之前，以了解如何創建阻抗曲線，如何將網絡分配給差分對網絡類別以及為這些類別設置一些設計規則。
我們仍然沒有研究快速信號的信號完整性規則，到目前為止，您可能已經注意到Altium Designer包含專門用于解決信號完整性問題的設計約束。您可以按照將設計規則添加到單端網絡和差分對所遵循的相同過程來分配這些PCB布線規則。Altium Designer中的這些功能使您可以完全控制設計并幫助您成功進行布線。