差分信号走线要注意什么
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差分走线注意事项
1.差分走线需要注意差分对的匹配,即保证差分对的两条线具有相同的阻抗和长度,这样才能保证信号的稳定性和传输质量。
2. 差分走线的走向应该尽量减少拐弯,避免信号反射和干扰,
同时也要考虑布线的美观性和易于维护性。
3. 差分走线需要严格控制信号的延迟差异,通常采用等长布线
或者加入等长延迟线来实现,这样能够保证差分信号同步到达目的地。
4. 在布线过程中,要注意避免差分对与其他信号线的交叉干扰,可以采用分层布线或者采用屏蔽层等措施来实现。
5. 差分走线的阻抗匹配和信号同步等问题需要在布线前进行仿
真和计算,以确保设计的布线符合要求。
6. 最后,需要注意差分走线的阻抗匹配和布线方式的选择会影
响到整个电路的性能和稳定性,因此需要综合考虑各种因素来确定最佳的布线方案。
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Differential Pair 走線注意事項1>>凡遇到Connector 有另加防ESD的零件時,請依下圖走法2>>凡Differential Pair由pin腳拉出時,請將斜邊拉至pin腳尖端3>>Differential Pair的線長差異太多時,tune等長步驟如下:Step1.>>先試著在打VIA的地方適當的繞線Step2.>>如果線長還是有所差異,請點選delay tune,且在options的Sawtooth Gap中key上1x widthStep3.>>點選需要加長的net ,按mouse右鍵把Single trace mode打勾Step4.>>將點選的net往外提高一格Step5.>>先測量tune線的space .length 是否符合S1<2S.及length <3WStep6.>>此例子為4/4/4的Diff pair , S1=2S未符合規範,因此必需再手動將Air gap 往下調至S1<2S 點選Slide>mouse右鍵選Temp group>點選tune線最高線段> mouse右鍵選Complete>再往內拉至S1<2SStep5.>>再次測量tune線的space .length 是否符合S1<2S.及length <3W差分信号(Differential Signal)在高速电路设计中的应用越来越广泛,电路中最关键的信号往往都要采用差分结构设计,什么另它这么倍受青睐呢?在PCB设计中又如何能保证其良好的性能呢?带着这两个问题,我们进行下一部分的讨论。
何为差分信号?通俗地说,就是驱动端发送两个等值、反相的信号,接收端通过比较这两个电压的差值来判断逻辑状态“0”还是“1”。
而承载差分信号的那一对走线就称为差分走线。
误区一:认为差分信号不需要地平面作为回流路径,或者认为差分走线彼此为对方提供回流途径。
造成这种误区的原因是被表面现象迷惑,或者对高速信号传输的机理认识还不够深入。
虽然差分电路对于类似地弹以及其它可能存在于电源和地平面上的噪音信号是不敏感的。
地平面的部分回流抵消并不代表差分电路就不以参考平面作为信号返回路径,其实在信号回流分析上,差分走线和普通的单端走线的机理是一致的,即高频信号总是沿着电感最小的回路进行回流,最大的区别在于差分线除了有对地的耦合之外,还存在相互之间的耦合,哪一种耦合强,那一种就成为主要的回流通路。
在PCB 电路设计中,一般差分走线之间的耦合较小,往往只占10~20%的耦合度,更多的还是对地的耦合,所以差分走线的主要回流路径还是存在于地平面。
当地平面发生不连续的时候,无参考平面的区域,差分走线之间的耦合才会提供主要的回流通路。
尽管参考平面的不连续对差分走线的影响没有对普通的单端走线来的严重,但还是会降低差分信号的质量,增加EMI,要尽量避免。
也有些设计人员认为,可以去掉差分走线下方的参考平面,以抑制差分传输中的部分共模信号,但从理论上看这种做法是不可取的,阻抗如何控制?不给共模信号提供地阻抗回路,势必会造成EMI 辐射,这种做法弊大于利。
所以要保持PCB地线层返回路径宽而短。
尽量不要跨岛(跨过相邻电源或地层的分隔区域)。
比如主板设计中的USB和SATA及PCI-EXPRESS等最好不要有跨岛的做法。
保证这些信号的下面是个完整地平面或电源平面。
误区二:认为保持等间距比匹配线长更重要。
在实际的PCB 布线中,往往不能同时满足差分设计的要求。
由于管脚分布,过孔,以及走线空间等因素存在,必须通过适当的绕线才能达到线长匹配的目的,但带来的结果必然是差分对的部分区域无法平行,其实间距不等造成的影响是微乎其微的,相比较而言,线长不匹配对时序的影响要大得多。
再从理论分析来看,间距不一致虽然会导致差分阻抗发生变化,但因为差分对之间的耦合本身就不显着,所以阻抗变化范围也是很小的,通常在10%以内,只相当于一个过孔造成的反射,这对信号传输不会造成明显的影响。
电子博客网作者:不详布线(Layout)是PCB设计工程师最基本的工作技能之一。
走线的好坏将直接影响到整个系统的性能,大多数高速的设计理论也要最终经过Layout得以实现并验证,由此可见,布线在高速PCB设计中是至关重要的。
下面将针对实际布线中可能遇到的一些情况,分析其合理性,并给出一些比较优化的走线策略。
主要从直角走线,差分走线,蛇形线等三个方面来阐述。
1.直角走线直角走线一般是PCB布线中要求尽量避免的情况,也几乎成为衡量布线好坏的标准之一,那么直角走线究竟会对信号传输产生多大的影响呢?从原理上说,直角走线会使传输线的线宽发生变化,造成阻抗的不连续。
其实不光是直角走线,顿角,锐角走线都可能会造成阻抗变化的情况。
直角走线的对信号的影响就是主要体现在三个方面:一是拐角可以等效为传输线上的容性负载,减缓上升时间;二是阻抗不连续会造成信号的反射;三是直角尖端产生的EMI。
传输线的直角带来的寄生电容可以由下面这个经验公式来计算:C="61W"(Er)1/2/Z0在上式中,C就是指拐角的等效电容(单位:pF),W指走线的宽度(单位:inch),εr指介质的介电常数,Z0就是传输线的特征阻抗。
举个例子,对于一个4Mils的50欧姆传输线(εr为4.3)来说,一个直角带来的电容量大概为0.0101pF,进而可以估算由此引起的上升时间变化量:T10-90%=2.2*C*Z0/2 = 2.2*0.0101*50/2 = 0.556ps通过计算可以看出,直角走线带来的电容效应是极其微小的。
由于直角走线的线宽增加,该处的阻抗将减小,于是会产生一定的信号反射现象,我们可以根据传输线章节中提到的阻抗计算公式来算出线宽增加后的等效阻抗,然后根据经验公式计算反射系数:ρ=(Zs-Z0)/(Zs+Z0),一般直角走线导致的阻抗变化在7%-20%之间,因而反射系数最大为0.1左右。
而且,从下图可以看到,在W/2线长的时间内传输线阻抗变化到最小,再经过W/2时间又恢复到正常的阻抗,整个发生阻抗变化的时间极短,往往在10ps之内,这样快而且微小的变化对一般的信号传输来说几乎是可以忽略的。
差分对布线规则
差分对布线规则可以帮助避免信号串扰、降低电磁辐射和提高信号传输速率等问题。
差分对布线规则是指将两根信号线相互配对,形成差分对,将一个数据信号分成两个相位相反的信号,通过两根相邻且平行的线路进行传输。
在高速数字电路中,常采用的差分对布线规则主要有以下几点:
1. 保持差分对完整:两个差分对必须在信号起点和终点保持完整,不能被其他信号线夹在中间,否则会产生串扰。
2. 信号引脚要靠近:差分对布线时,要使两条线路的信号引脚尽量靠近,减少电容和电感的影响,同时也有助于提高同步性。
3. 姿态要对齐:两个差分对布线时要保持姿态对齐,即两条线路间隔要保持恒定,不得交叉或以上下错位的形式进行布线,否则会对信号性能产生很大的影响。
4. 控制阻抗匹配:差分对布线时,要控制线路走线的阻抗匹配,使差分模式下的阻抗和单端模式下的阻抗保持在同一水平,并且控制匹配误差在1%以内,否则会影响信号的传输速率。
5. 环迹相同:在布线的过程中,要确保差分对走过的环迹相同,尽量减少环迹差异带来的影响。
6. 分隔信号线:在布线时,应尽量将信号线分隔开来,防止信号串扰的影响,以及减小电磁辐射和电路互干扰的可能。
总之,差分对布线规则对于异步同步信号的传输具有重要的作用,合理的采用此规则不仅可以保证信号传输质量,减少串扰的影响,同时还能提高信号的传输速率,提高电路的可靠性。
ufs差分对布线规则摘要:一、引言1.UFS差分对的概念2.UFS差分对布线规则的重要性二、UFS差分对布线规则详解1.定义UFS差分对2.布线规则的基本原则3.布线规则的具体要求3.1 电源和地线3.2 差分对3.3 控制信号3.4 其他信号线三、违反UFS差分对布线规则的影响1.信号干扰2.系统性能下降3.设备故障四、如何遵循UFS差分对布线规则1.设计阶段的考虑1.1 合理布局1.2 信号完整性1.3 电磁兼容性2.实际布线的操作2.1 选择合适的线缆和连接器2.2 保持合适的线间距2.3 避免过长的传输线五、总结1.UFS差分对布线规则的重要性2.遵循规则,确保系统性能和稳定性的建议正文:随着电子技术的不断发展,UFS(Universal Flash Storage)差分对在各类电子设备中得到了广泛应用。
UFS差分对是一种高速数据传输技术,能够实现更快的数据传输速度和更低的功耗。
然而,为了充分发挥UFS差分对的优势,正确遵循其布线规则至关重要。
首先,我们需要了解UFS差分对的概念。
UFS差分对是由两个信号线组成,它们在数据传输过程中相互关联,一个信号线的变化总是与另一个信号线的变化相反。
这种设计有助于抵消噪声和干扰,从而提高数据传输的可靠性。
接下来,我们详细解析UFS差分对布线规则。
首先,要遵循的基本原则是保证差分对之间的耦合性能,以降低信号干扰。
具体要求包括:1.电源和地线:电源和地线应分别布在电路板的两侧,以减小互相之间的干扰。
同时,地线的布局应尽量简洁,避免形成环路。
2.差分对:差分对的布线应尽量保持平行,并紧邻排列。
两根信号线之间的距离应保持一致,以减小耦合电容。
3.控制信号:控制信号的布线应与差分对分开,避免相互干扰。
控制信号的布局也应保持简洁,避免过长的传输线。
4.其他信号线:除了差分对、电源和地线、控制信号之外的其他信号线,也应按照布线规则进行布局。
如果违反UFS差分对布线规则,可能会导致信号干扰、系统性能下降,甚至设备故障。
AD中关于差分线的设置和走线的方法差分线是一种常用于高速数字信号传输的技术,它可以减少信号传输中的电磁干扰和时钟抖动。
在ADC(模数转换器)中,这些线路对于实现高性能信号传输至关重要。
在本文中,我们将讨论与差分线的设置和走线方法相关的几个关键方面,以帮助读者更好地理解和应用这些技术。
首先,让我们了解差分线的设置。
设置差分线需要考虑以下几个因素:1.信号匹配:差分线需要保持匹配,即两条线的电阻、电容和电感等参数应尽可能相等。
这样可以减少传输过程中发生的反射和干扰。
2.长度匹配:为了确保差分信号的同步性,两条差分线的长度应尽量相等。
在设置中,常使用仿真工具如ADS等来模拟信号传输过程,以确保长度匹配。
3.信号布局:差分线和其他信号线的布局也需要合理规划。
差分线应尽可能远离其它高速信号线、电源线、地线等,以减少干扰。
其次,我们来讨论差分线的走线方法。
走线是将差分信号传输线连接到适当的芯片引脚上的过程。
以下是一些关键步骤:1.信号层选择:考虑到差分信号的重要性,通常将差分线布线在内层信号层,以提供更好的屏蔽和隔离。
这也有助于减少干扰和信号串扰。
2.路径规划:在布线之前,需要首先规划垂直和水平走线路径。
对于长度匹配的要求,需要保持差分线的等长性。
为了达到此目的,可以使用反射对称、来回折线或S形折线等方法。
3.地线引出:差分线需要一条共同的地线来完成电路回路。
为了降低信号回路的共模噪声和辐射干扰,应该将共地线引出到差分线的中心,而不是两侧。
这可以通过适当的引线连接和地平面规划来实现。
4.引脚分配:在将差分线连接到芯片引脚之前,需要注意信号引脚的布局和分配。
差分信号的代表性引脚通常被放置在芯片的边缘,以便于布线和连接。
总结起来,差分线的设置和走线方法对于实现高性能信号传输非常关键。
合理的差分线设置能够减少传输过程中的电磁干扰和时钟抖动。
而巧妙的差分线走线方法可以提供更好的信号完整性和同步性。
通过遵循上述原则和步骤,工程师们可以有效地应用差分线技术,并在高速数字信号传输中取得更好的效果。
差分走线,蛇形线的走线注意差分走线,蛇形线走线注意电子博客网作者:不详布线(Layout)是 PCB 设计工程师最基本的工作技能之一。
走线的好坏将直接影响到整个系统的性能,大多数高速的设计理论也要最终经过 Layout 得以实现并验证,由此可见,布线在高速 PCB 设计中是至关重要的。
下面将针对实际布线中可能遇到的一些情况,分析其合理性,并给出一些比较优化的走线策略。
主要从直角走线,差分走线,蛇形线等三个方面来阐述。
1.直角走线直角走线一般是 PCB 布线中要求尽量避免的情况,也几乎成为衡量布线好坏的标准之一,那么直角走线究竟会对信号传输产生多大的影响呢?从原理上说,直角走线会使传输线的线宽发生变化,造成阻抗的不连续。
其实不光是直角走线,顿角,锐角走线都可能会造成阻抗变化的情况。
直角走线的对信号的影响就是主要体现在三个方面:一是拐角可以等效为传输线上的容性负载,减缓上升时间;二是阻抗不连续会造成信号的反射;三是直角尖端产生的EMI。
传输线的直角带来的寄生电容可以由下面这个经验公式来计算:C="61W"(Er)1/2/Z0 在上式中,C 就是指拐角的等效电容(单位:pF),W 指走线的宽度(单位:inch),εr 指介质的介电常数,Z0 就是传输线的特征阻抗。
举个例子,对于一个 4Mils 的 50 欧姆传输线(εr 为 4.3)来说,一个直角带来的电容量大概为 0.0101pF,进而可以估算由此引起的上升时间变化量:T10-90%=2.2*C*Z0/2 = 2.2*0.0101*50/2 = 0.556ps 通过计算可以看出,直角走线带来的电容效应是极其微小的。
由于直角走线的线宽增加,该处的阻抗将减小,于是会产生一定的信号反射现象,我们可以根据传输线章节中提到的阻抗计算公式来算出线宽增加后的等效阻抗,然后根据经验公式计算反射系数:ρ=(Zs-Z0)/(Zs+Z0),一般直角走线导致的阻抗变化在 7%-20%之间,因而反射系数最大为 0.1 左右。
allegro差分对走线技巧
差分对走线技巧是一种用于设计高速数据传输电路的技术。
差分对走线是指将信号分成两个互为相反的差分信号,在PCB
设计中将两条差分信号线路作为一对对称的线路进行布线。
以下是几种常用的差分对走线技巧:
1. 避免走线长度不一致:差分信号走线两条线路的长度应保持一致,避免信号的相位差引起信号的失真。
2. 保持差分信号的相邻距离:两条差分信号线路之间的距离也要保持一致,用于减少信号的互相干扰。
3. 使用相同的线宽:差分信号的两条线路应该使用相同的线宽,确保两个信号的阻抗匹配。
4. 使用地平面: 在差分对走线的两条线路之间放置地平面,用
于减少信号之间的干扰。
5. 使用差分信号线路层叠: 在PCB设计中,将差分信号线路放置在相邻的层上,可以进一步减少信号之间的干扰。
以上是一些常见的差分对走线技巧,设计工程师可以根据具体的电路需求和信号特性,结合实际情况选择适合的技巧进行设计。
差分信号走线原则1.差分对称原则:差分信号的两个互补信号线应该尽量保持对称布局,即尽量保证它们的长度、角度和距离等参数保持一致,以减小相互间的串扰和不平衡。
2.信号走线尽量直线化:为了减小差分信号中的串扰和延迟,两根差分信号线应尽量直接相连,避免“S”型曲线或任何形式的弯曲。
3.差分信号线的相互距离保持一致:为了减小差分信号中的共模干扰,应保证差分信号线的相互距离尽量一致。
一般情况下,两根差分信号线中心线之间的距离应保持在一定范围内,通常为3~5倍的线宽。
4.减小与其他信号线的交叉:差分信号线与其他信号线的交叉会引入串扰和相互耦合,因此应尽量避免与其他信号线的交叉。
如果无法避免,可以采取交错布线的方式,即将差分信号线连续布置在其他信号线之间,以此减小相互间的干扰。
5.差分信号线的终端匹配:为了保持差分信号线的信号完整性,应在其终端中加入匹配电阻,使信号在两个终端之间得到正确的阻抗匹配,减小信号反射和折射。
6.地引线的布线原则:差分信号线的地引线应尽量保持对称布线,即两个地引线的长度、位置和走向应尽量一致,以减小共模噪声引入。
除了以上的差分信号走线原则,还应注意以下一些细节:1.差分信号线的宽度:差分信号线的宽度应根据设计要求和制造工艺来确定,通常宽度越大,差分信号线的阻抗越低,传输性能越好。
2.差分信号线的层次选择:在多层板设计中,应尽量选择内层板进行差分信号的布线,以减小与外部信号线的干扰。
3.差分信号线的地与电源引线:差分信号线的地引线和电源引线应尽量靠近差分信号线布线,以减小相互间的串扰。
总之,差分信号走线原则可以帮助设计者减小差分信号中的串扰、共模噪声和延迟等问题,提高高速差分信号系统的传输性能和抗干扰能力。
在实际设计中,还需要考虑具体的应用场景和设计要求,灵活应用这些原则,以达到最佳的设计效果。
差分信号走线要注意什么?
差模信号沿一对走线传播。
其中一根走线传送我们通常所理解的信号,另一根传送一个严格大小相等且极性相反(至少理论上如此)的信号。
我们中的大部分都能直观地理解信号是如何沿导线或走线传播的,即便我们也许对这种连接方式的名称并不熟悉——单端模式。
术语“单端”模式将这种方式同至少其它两种信号传播模式区分开来:差模和共模。
后面两种常常看起来更加复杂。
差模
差模信号沿一对走线传播。
其中一根走线传送我们通常所理解的信号,另一根传送一个严格大小相等且极性相反(至少理论上如此)的信号。
差分与单端模式并不像它们乍看上去那样有很大的不同。
记住,所有信号都有回路。
一般地,单端信号从一个零电位,或地,电路返回。
差分信号的每一分支都将从地电路返回,除非因为每个信号都大小相
等且极性相反以至于返回电流完全抵消了(它们中没有任何一部分出现在零电位或地电路上)。
尽管我不打算在专栏中就这个问题花太多时间,共模是指同时在一个(差分)信号的线对或者在单端走线和地上出现的信号。
对我们来说这并不容易直观地去理解,因为我们很难想象怎样才能产生这样的信号。
相反通常我们不会产生共模信号。
通常这些都是由电路的寄生环境或者从邻近的外部源耦合进电路产生的。
共模信号总是很“糟糕”,许多设计规则就是用来防止它们的发生。
差分走线
尽管看起来这样的顺序不是很好,我要在叙述使用差分走线的优点之前首先来讲述差分信号的布线规则。
这样当我讨论(下面)这些优点时,就可以解释这些相关的规则是如何来支持这些优点的。
大部分时候(也有例外)差分信号也是高速信号。
这样,高速设计规则通常也是适用的,尤其是关于设计走线使之看起来像是传输线的情况。
这意味着我们必须仔细地进行设计和布线,如此,走线的特征阻抗在沿线才能保持不变。
在差分对布线时,我们期望每根走线都与其配对走线完全一致。
也就是说,在最大的可实现范围内,差分对中每根走线应该具有一致的阻抗与一致的长度。
差分走线通常以线对的方式进行布线,线对的间距沿线处处保持不变。
通常地,我们尽可能将差分对靠近布线。
差分信号的优点
“单端”信号通常参考到某些“参考”电位。
这有可能是正的或者是地电压,一个器件的门限电压,或者另外某处的信号。
另一方面,差分信号仅参考到与其配对信号。
也就是说,如果一根走线(正信号)上的电压比另外一根走线(负信号)高,我们就得到了一个逻辑状态,如果是低,我们就得到另外一个逻辑状态(见图1)。
这样有几个好处:时序可以更精确地定义,因为控制一对信号的交点比控制一个关于其他参考电压的绝对电压容易。
这也是走线要精确等长的原因之一。
任何在源端所进行的时序控制都可以让步,如果信号在不同的时间到达另一端。
进一步来讲,如果线对的远端信号没有精确相等且极性相反,共模信号就可能产生并将导致信号时序与EMI问题。
因为除了自身,差分信号没有参考任何其它信号,并且信号交叉的同步可以更有力地控制,差分电路通常可以运行在比类似的单端电路更高的频率上。
因为差分电路对两根走线(两者的信号大小相等极性相反)上信号的差作出响应,得到的净信号两倍于(可比的环境噪声)任一单端信号。
因此在其它条件等同的情况下,差分信号有着更大的信噪比及性能。
差分电路对线对信号之间的电位差敏感。
但是(相对地)对线上与其它参考电压相比(特别是地)的绝对电位不敏感。
因此,相对而言,差分电路对诸如地弹、其它存在于电源和/或地平面的噪声信号以及可能出现在每一根走线中相等的共模信号这样的问题不敏感。
差分信号对EMI和串扰略微免疫。
如果线对走得很近,这样任何外部耦合噪声将相等地耦合进线对。
这样一来耦合噪声就变成“共模”噪声,而电路对此是(理论上)免疫的。
如果导线是“缠绕”(比如双绞线)的,那么对噪声的免疫性就更好。
因为我们不能方便地将印制板上的差分走线缠绕起来,把它们尽可能地靠近走线就是最好的办法了。
紧挨着布线的差分对彼此紧密耦合。
这种互耦减少了EMI辐射,特别是与单端走线相比。
你可以把这个认为是每根走线的辐射彼此大小相等且极性相反,这样彼此的输出就相互抵消了,就像在双绞线中一样!差分走线彼此越靠近,耦合越强,EMI辐射的可能性就越小。
缺陷
差分电路的主要缺陷是走线的增加。
因此,如果你的应用中这些优点没有一个是特别重要的,那么就不值得为差分信号以及附带的布线考虑增加面积。
但是如果这些优点在你的电路中产生了显著的性能差异,那么增加的布线面积就是我们付出的代价。
(Eg: SDRAM单端信号,DDR2SDRAM差分信号)
重要结论
差分线彼此耦合。
这种耦合影响了走线的对外阻抗,因此端接方法(关于这个问题的讨论以及如何计算差分阻抗请参见脚注2)所用的差分阻抗的计算是困难的。
在这里国家半导体有一些参考,Polar Instruments提供了一个独立的计算器(是收费的)可以计算许多不同结构差分走线的差分阻抗。
高端设计工具包也能计算差分阻抗。
但是注意是耦合直接影响了差分阻抗的计算。
差分走线之间的耦合必须在整个线长内保持一致或者阻抗是连续的。
这就是设计规则中“固定间距”的原因。