信號(hào)布線如果彼此靠近,則在發(fā)生邊緣轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)產(chǎn)生能量耦合。在密集的電路板上,不可避免地存在以 最小走線間距進(jìn)行信號(hào)布線的區(qū)域。彼此靠近的走線長度越長,耦合幅值就越大。在 Layout 清理階段增 加這類緊密耦合的走線之間的間距可以最大限度地減少串?dāng)_量(圖 8)。
差分阻抗
差分對只有在沿布線路徑保持走線間距時(shí)才能維持其特性阻抗。在 Layout 期間,由于違反規(guī)則或疏忽大 意的原因,差分對之間的走線間距有時(shí)可能會(huì)發(fā)生變化。如果出現(xiàn)這種情況,差分對阻抗將會(huì)在變化點(diǎn) 立即發(fā)生變化,從而導(dǎo)致有害的信號(hào)反射。不僅如此,長度不匹配的差分對還會(huì)在接收器端引入時(shí)序偏 移,并可能導(dǎo)致信號(hào)容易受有害 EMI 的影響(圖 9)。
阻抗(單端)
在本質(zhì)上,PCB 設(shè)計(jì)中的每條走線都具有特性阻抗 (Zo)。通過控制走線的寬度、厚度以及一個(gè)或多個(gè)平面 層之間的走線間距,可以設(shè)計(jì)走線保持特定的阻抗值。創(chuàng)建阻抗受控的走線的主要方法包括微帶(圖 10) 和帶狀線(圖 11)。如果平面層的任意主要參數(shù)(例如走線厚度、寬度或間距)沿走線布線發(fā)生變化, 則阻抗也會(huì)隨之變化。這可能導(dǎo)致有害的信號(hào)反射和其他 SI 影響。
長殘留分支
在 PCB Layout 中,單個(gè)網(wǎng)絡(luò)往往連接了多個(gè) IC。例如,內(nèi)存接口上的地址位可能源自控制器并連接到多 個(gè)不同的存儲(chǔ)器件。從主要走線分出并且連接到負(fù)載的銅皮部分被稱為殘留分支。如果殘留分支過長, 可能會(huì)導(dǎo)致有害的信號(hào)反射。
大量過孔
走線往往需要切換多個(gè)層才能順利完成布線。每當(dāng)走線轉(zhuǎn)換到其他層時(shí),都會(huì)經(jīng)過孔傳輸信號(hào)。過孔可 能導(dǎo)致信號(hào)衰減或有害的信號(hào)反射,因?yàn)檫^孔會(huì)造成阻抗不連續(xù),并且可能會(huì)減弱信號(hào)??焖俜D(zhuǎn)率以 及走線上的大量過孔都有可能導(dǎo)致重大 SI 和 EMI 相關(guān)問題。
PADS HYPERLYNX DRC
我們可通過精心設(shè)計(jì)電路板來減少已知的輻射源,例如,通過最大限度地減少走線布線上的過孔數(shù)量。 不過由于人為錯(cuò)誤,可能會(huì)遺漏未處理的已知輻射源,進(jìn)而導(dǎo)致故障。要發(fā)現(xiàn)這些輻射源,就得運(yùn)用專 業(yè)知識(shí)、保持耐心、投入大量的時(shí)間以及承受沉重的工作負(fù)擔(dān),而且不能出現(xiàn)絲毫差錯(cuò)。
此外,很多 SI/EMI 問題實(shí)際上是由未知或意外干擾源導(dǎo)致的,例如信號(hào)返回路徑中斷、孤立的金屬孤島 等。干擾源的數(shù)量可能有數(shù)十、數(shù)百甚至數(shù)千之多,所以不可能對其進(jìn)行人工查找。
PADS? HyperLynx? DRC 是一款電氣設(shè)計(jì)規(guī)則檢查器,可有效地評審 Layout 設(shè)計(jì)的電氣性能。利用 PADS HyperLynx DRC,可以自動(dòng)識(shí)別 PCB 電路板上的潛在 EMI 問題,從而預(yù)防故障并降低成本。通過自動(dòng)執(zhí)行 檢驗(yàn)流程,PADS HyperLynx DRC 消除了人工檢驗(yàn)可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤,將之前幾個(gè)小時(shí)甚至幾天的工作量縮 減至幾分鐘。利用準(zhǔn)確、全面的檢查結(jié)果可以檢測問題和更正設(shè)計(jì)。
簡而言之,PADS HyperLynx DRC 提供了一種絕佳的方式,既可以獲取和保留設(shè)計(jì)知識(shí),亦可將由多個(gè)學(xué) 科執(zhí)行的檢查合并到一套全面的檢查之中。對于未來的設(shè)計(jì),所有 DRC 都可反復(fù)重用,因而大幅縮短了 驗(yàn)證時(shí)間。
PADS HYPERLYNX DRC 中包含的規(guī)則
PADS HyperLynx DRC 通過檢查以下八項(xiàng)信號(hào)完整性和 EMI 相關(guān)的 DRC 規(guī)則,幫助識(shí)別本白皮書所述的 問題:
■ SI 規(guī)則:金屬孤島、網(wǎng)絡(luò)跨越平面分割和垂直參考平面變化。
■ EMI 規(guī)則:串?dāng)_耦合、差分阻抗、單端阻抗、長殘留分支和大量過孔。
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