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PCB設計技巧解析之如何正確的運用蛇形線

time : 2019-06-10 09:17       作者:凡億pcb

蛇形線是Layout中經常使用的一類走線方式。其主要目的就是為了調節延時,滿足系統時序設計要求。 
設計者必須要知道:蛇形線會破壞信號質量,改變傳輸延時,布線時要盡量避免使用。但實際設計中,為了保證信號有足夠的保持時間,或者減小同組信號之間的時間偏移,往往不得不故意進行繞線。

蛇形線對信號傳輸的影響,最關鍵的兩個參數就是平行耦合長度(Lp)和耦合距離(S),信號在蛇形走線上傳輸時,相互平行的線段之間會發生耦合,呈差模形式,S越小,Lp越大,則耦合程度也越大。可能會導致傳輸延時減小,以及由于串擾而大大降低信號的質量。在高速PCB設計中,蛇形線沒有所謂濾波或抗干擾的能力,只可能降低信號質量,所以只作時序匹配之用而無其它目的。

 蛇形線

  PCB上的任何一條走線在通過高頻信號的情況下都會對該信號造成延時,蛇形走線的主要作用是補償“同一組相關”信號線中延時較小的部分,這些部分通常是沒有或比其它信號少通過另外的邏輯處理;最典型的就是時鐘線,通常它不需經過任何其它邏輯處理,因而其延時會小于其它相關信號.
單位長度的線延遲差也是固定的,延遲跟線寬,線長,銅厚,板層結構有關,但線過長會增大分布電容和分布電感,使其信號質量受到影響,所以時鐘IC引腳一般都接RC端接,但蛇形走線并非起電感的作用,相反的,電感會使信號中的上升元中的高次諧波相移,造成信號質量惡化,所以要求蛇形線間距最少是線寬的兩倍,信號的上升時間越小就越易受分布電容和分布電感的影響. 因為應用場合不同具不同的作用,如果蛇形走線在電腦板中出現,其主要起到一個濾波電感的作用,提高電路的抗干擾能力,電腦主機板中蛇形走線的作用主要有兩點:1、阻抗匹配 2、濾波電感.對一些重要信號,要求必須嚴格等長,以消除時滯造成的隱患,繞線是唯一的解決辦法.
若在一般普通PCB板中,是一個分布參數的 LC 濾波器,還可作為收音機天線的電感線圈,短而窄的蛇形走線可做保險絲等等.
采用蛇行線的確有助于提高主板、顯卡的穩定性,有助于消除長直線在電流通過時產生的電感現象,減輕線與線之間的串擾問題,這一點在高頻率時表現得尤為明顯.當然設計者也能夠通過減小布線的密度達到相同的效果.
蛇型走線時要注意幾點:

  1. 盡量增加平行線段的距離(S),至少大于3H,H指信號走線到參考平面的距離。通俗的說就是繞大彎走線,只要S足夠大,就幾乎能完全避免相互的耦合效應。
  2. 減小耦合長度Lp,當兩倍的Lp延時接近或超過信號上升時間時,產生的串擾將達到飽和。
  3. 高速以及對時序要求較為嚴格的信號線,盡量不要走蛇形線,尤其不能在小范圍內蜿蜒走線。
  4. 可以經常采用任意角度的蛇形走線,能有效的減少相互間的耦合。
  5. 高速PCB設計中,蛇形線沒有所謂濾波或抗干擾的能力,只可能降低信號質量,所以只作時序匹配之用而無其它目的。  
  6. 有時可以考慮螺旋走線的方式進行繞線,仿真表明,其效果要優于正常的蛇形走線。

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