6.2 PCB板叠层方式
4层板:
L1和L4信号线,L2地线层,L3电源层。如果L4层上的元器件较少,是主布线层,那么将L2改为电源,L3为地,效果可能会更好些。
6层板:
L2和L5为地线层和电源层,其它为信号层。
8层板:
并没有增加走线层, 但是增加了地和电源平面层, 效果会更好些.
6.3 线阻抗的考虑
高速信号一般为差分对,它们需要明确的、恒定的差分和单端阻抗。差分对应该是边缘耦合,意思就是差分对的两根线在同一层且线间的间隔是固定的。并不推荐层间耦合(意思是差分对的两个线分布在不同层上)。
走线有两个基本的结构:一个是“Microstrip”,线的参考是单一的地平面或电源平面。多层板的上下外层就是“Microstrip”结构。
还有一种结构叫“Stripline”线被夹在两个参考平面之间,如果线与两个参考平面严格对称,我们称为对称或平衡;通常内层走线是不对称的。
参数:
符号
定义
Er1
走线层与参考层之间的固有介质常数。增加Er1, 阻抗降低.
Er2
走线层与第二参考层之间的固有介质常数。Er2与Er1一样,增加Er2, 阻抗降低
H1
较低层的走线与最近的参考层之间的距离。增加H1, 阻抗也增加。假设H1小于H2
H2
较低层的走线与较远的参考层之间的距离。通常H2比H1大得多,如果这一条件成立,图中的较低平面是主参考层,增加H2可以增加走线阻抗。
Pair Pitch
差分对之间的间隔,这个间隔是S和W1的和,增加S+W1,阻抗会增加。
S
增加线的间距,阻抗增加。
T
厚度增加, 阻抗降低
W1,W2
线宽增加,阻抗降低
6.4 差分高速信号线布线规则
- 控制布线阻抗,以匹配要求的差分阻抗。
- 尽可能缩短差分线的长度,不要超过规定值。并保持对称和并行的结构。
- 差分对、高速时钟信号、连接端子之间尽可能保持一个最大距离,且不要平行, 不要搅和在一起。
- 差分对的走线层尽可能距离地平面近。过孔和拐弯要尽可能少。改变走线层的时候使用地包围过孔。不要走90度的折线。至少要使用45度线或弧度。
- 最好把CMOS/TTL信号和差分信号放在不同的层,应该与电源和地平面隔离。
- 不要在晶振、PLL、或磁性元件、用来产生时钟或使用时钟的IC下布线。
- 尽量避免高速线与高速时钟线的并行。一般与时钟线的间隔应保持在50mil以上。
- 差分对于其他信号线的间隔最小保持20mil。
- 电源和地平面层不要分裂。
PCIe布线指南:
参数
布线
传输速率/PCIe通道
2.5GBit/S
最大信号线长度(成对的线)
TX和RX路径:21.0英寸
载板上允许的信号线长度
TX和RX路径:到PCIe器件15.85英寸;到PCIe插槽:9英寸
差分阻抗
92欧姆+/-10%(覆盖Gen1 100欧姆+/-20%及Gen2 85欧姆+/-20%的要求)
单端阻抗
55欧姆+/-15%
线宽
5mil
两个差分线间的间距(差分对内)(S)
4mil
RX和TX对间(S)
最小20mil
差分对与高速周期信号之间相距
最小50mil
差分对与低速非周期信号之间相距
最小20mil
差分对两个线的长度相差
最大5mil
RX和TX差分对之间的长度相差
没有严格的限制,但是为了使延迟最小,应该保持在2英寸之内
参考时钟(REFCLK)差分对两个线的长度相差
最大5mil
参考时钟对之间的长度相差
没有严格的规定
参考平面
最好是地平面
距离层平面的边缘的空隙
最小40mil
过孔的使用
TX:最多2个过孔;RX最多4个过孔
AC耦合电容
TX的耦合电容在COM板上,RX的耦合电容在载板上。100nF+/-10%,16V,封装0402
USB布线指南:
参数
布线
传输速率/端口
480MBit/S
最大信号线长度(成对的线)
最大17.0英寸
COM板上已经有的信号线长度(包括连接器)
3.0英寸
载板上允许的信号线长度
14英寸
差分阻抗
90欧姆+/-15%
单端阻抗
45欧姆+/-10%
线宽
5mil
两个差分线间的间距(差分对内)(S)
6mil
差分对与对之间间距(S)
最小20mil
差分对与高速周期信号之间
最小50mil
差分对与低速非周期信号之间相距
最小20mil
差分对两个线的长度相差相距
最大150mil
参考平面
最好是地平面
距离层平面的边缘的空隙
最小40mil
过孔的使用
TX:最多2个过孔;RX最多4个过孔
PEG1.1布线指南
同PCIe的布线指南
SDVO布线指南
参数
布线
传输速率/SDVO通道
达2.0GBit/S
最大信号线长度(成对的线)
7英寸
COM板上已经有的信号线长度(包括连接器)
2英寸
载板上允许的信号线长度
到SDVO器件5英寸
差分阻抗
100欧姆+/-20%
单端阻抗
55欧姆+/-15%
线宽
5mil
两个差分线间的间距(差分对内)(S)
7mil
对与对之间(S)
最小20mil
差分对与高速周期信号之间相距
最小50mil
差分对与低速非周期信号之间相距
最小20mil
差分对两个线的长度相差
最大5mil
差分对之间的长度相差
保持在2英寸之内
差分对与差分时钟对之间长度相差
最大5mil
距离层平面的边缘的空隙
最小40mil
过孔的使用
每个差分对,最多4个过孔
AC耦合电容
如果器件在载板上,载板上必须有SDVO_INT+和SDVO_INT-的耦合电容;如果器件在一个扩展板上,耦合电容应该放在这个扩展板上。耦合电容的参数:100nF+/-10%,16V,封装0402
LAN布线指南:
参数
布线
载板上允许的信号线长度
到磁性元件上5.0英寸
在隔离变压器与载板RJ45连接器之间
1.0英寸
差分阻抗
95欧姆+/-20%
单端阻抗
55欧姆+/-15%
线宽
5mil
两个差分线间的间距(差分对内)(S)
7mil
RX和TX对间(S)
最小50mil
差分对与高速周期信号之间相距
最小300mil
差分对与低速非周期信号之间相距
最小100mil
差分对两个线的长度相差
最大5mil
RX和TX差分对之间的长度相差
最大30mil
数字地平面和模拟地平面(变压器和RJ45)之间的间隙
最小60mil
距离层平面的边缘的空隙
最小40mil
过孔的使用
TX:最多2个过孔;RX最多4个过孔
SATA布线指南:
参数
布线
传输速率
3.0GBit/S
最大信号线长度(成对的线)
7.0英寸(载板和COM板上。SATA线缆长度规定是0-40英寸)
COM板上允许的信号线长度(包括载板上的连接器)
2英寸
载板上允许的信号线长度
3英寸
差分阻抗
100欧姆+/-20%
单端阻抗
55欧姆+/-15%
线宽
5mil
两个差分线间的间距(差分对内)(S)
7mil
RX和TX对间距(S)
最小20mil
差分对与高速周期信号之间相距
最小50mil
差分对与低速非周期信号之间相距
最小20mil
差分对两个线的长度相差
最大5mil
RX和TX差分对之间的长度相差
没有严格的限制,但是为了使延迟最小,应该保持在3.0英寸之内。对于RX和TX通道,不要因为满足长度问题而去蜿蜒曲折。
距离层平面的边缘的空隙
最小40mil
过孔的使用
总是要极力使过孔最少
AC耦合电容
TX和RX线上的AC耦合电容在COM板上
LVDS布线指南:
参数
布线
到LVDS连接器的最大信号线长度(成对的线)
8.75英寸
在COM板上信号线长度,包括载板上的连接器
2.0英寸
载板上允许的信号线长度
6.75英寸
差分阻抗
100欧姆+/-20%
单端阻抗
55欧姆+/-15%
线宽
4mil
两个差分线间的间距(差分对内)(S)
7mil
对与对之间的间隙(S)
最小20mil
差分对与高速周期信号之间相距
最小20mil
差分对与低速非周期信号之间相距
最小20mil
差分对之间的长度相差
最大20mil
时钟差分对与数据差分对长度相差
最大20mil
数据差分对之间的长度相差
最大40mil
参考平面
最好是地平面
距离层平面的边缘的空隙
最小40mil
过孔的使用
最多2个过孔
6.5 单端接口布线规则
- 不要造晶振、PLL、磁性元件或产生时钟利用时钟的IC下布线。
- 避免90度的直角,取而代之应该是弧线或45度角。
- 避免残留的多余线。
- 远离或避免并行与高速信号线。
- 在连续的层上无中断地布所有线(最好以地为参考)。
- 在数字地平面层之上,布数字电源和信号线。
- 旁路和去耦电容应该尽可能距离IC脚近,且走线尽可能宽。
PCI布线规则
参数
布线
传输速率@33MHz
132MB/sec
载板上允许的最大数据和控制信号线长度
10英寸
载板上允许的最大时钟线长度
8.88英寸
单端阻抗
55欧姆+/-15%
线宽
5mil
信号线间的间隙
7mil
单端信号线的长度差异
最大200mil
时钟信号之间的长度差异
最大200mil
层边缘留的空间
最小40mil
参考平面
最好是地平面
过孔数量
总是要是过孔最小
每个PCI插槽的去藕电容
最小1x22uF,2x100nF·VCC 5V
最小2x22uF,4x100nF·VCC 3.3V
最小1x22uF,2x100nF·VCC +12V
最小1x22uF,2x100nF·VCC -12V去藕电容应该尽可能距离插座近
IDE布线规则
参数
布线
传输速率@ATA100MHz
100MB/sec
载板上允许的最大信号线长度
7英寸
单端阻抗
55欧姆+/-15%
线宽
5mil
信号线间的间隙
7mil
选通和数据信号线的长度差异
最大450mil
数据信号之间的长度差异
最大200mil
IDE_IOR与IDE_IOW之间的长度差异
最大100mil
层边缘留的空间
最小40mil
参考平面
最好是地平面
过孔数量
总是要是过孔最小
LPC布线规则
参数
布线
传输速率@33MHz
16MBit/sec
载板上允许的最大数据和控制信号线长度
15英寸
载板上允许的最大时钟线长度
8.88英寸
单端阻抗
55欧姆+/-15%
线宽
5mil
信号线间的间隙
7mil
信号线间的长度差异
最大200mil
时钟信号之间的长度差异
最大200mil
层边缘留的空间
最小40mil
参考平面
最好是地平面
过孔数量
总是要是过孔最小