高速PCB設(shè)計(jì)必備知識(shí):并行總線與串行總線
- 發(fā)布時(shí)間:2022-11-05 09:47:19
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作為一名PCB設(shè)計(jì)工程師,具備一些高速方面的知識(shí)是非常有必要的,甚至說(shuō)是必須的。就信號(hào)來(lái)說(shuō),高速信號(hào)通常見于各種并行總線與串行總線,只有知道了什么是總線,才能知道它跑多快,才能開始進(jìn)行布線。
總線
總線是兩個(gè)或兩個(gè)以上設(shè)備通訊的共享物理通路,是信號(hào)線的集合,是多個(gè)部件間的公共連線,用于在各個(gè)部件間傳輸信息。接照工作模式不同,總線可以分為兩種類型:一種是并行總線,一種是串行總線。
01
并行總線
同一時(shí)刻可以傳輸多位數(shù)據(jù),好比是一條允許多輛車并排開的寬敞道路,而且它還有雙向單向之分。
02
串行總線
在同一時(shí)刻只能傳輸一個(gè)數(shù)據(jù),好比只容許一輛車行走的狹窄道路,數(shù)據(jù)必須一個(gè)接一個(gè)傳輸、看起來(lái)仿佛一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的數(shù)據(jù)串,故稱為“串行”。
并行傳輸最好的例子就是存儲(chǔ)芯片DDR,它是有一組數(shù)據(jù)線D0—D7,加DQS,DQM,這一組線是一起傳輸?shù)?,無(wú)論哪位產(chǎn)生錯(cuò)誤,數(shù)據(jù)都不會(huì)正確的傳送過去,只有重新傳輸。所以數(shù)據(jù)線每根線要等長(zhǎng),必須得繞幾下才行。
串行數(shù)據(jù)就不一樣,數(shù)據(jù)是一位一位的傳,位與位之間是沒有聯(lián)系的。不會(huì)因?yàn)檫@位有錯(cuò)誤,使下一位不能傳輸。并行數(shù)據(jù)是一組數(shù)據(jù)其中一位不對(duì),整組數(shù)據(jù)都不行。
布線要求
01
并行總線的布線要求
(1)建議總線優(yōu)選內(nèi)層布線,盡量增大與其它布線的間距。
(2)除特殊要求外,單線設(shè)計(jì)阻抗保證50歐,差分設(shè)計(jì)阻抗保證100歐。
(3)建議同一組總線保持布線基本等長(zhǎng),與時(shí)鐘線遵循一定的時(shí)序關(guān)系,參照時(shí)序分析強(qiáng)果控制布線長(zhǎng)度。
(4)建議盡可能的靠近本組總線的I/O電源或GND參考平面,保證參考平面的完整性。
(5)上升時(shí)間小于1ns的總線,要求有完整參考平面,不得跨分割。
(6)建議低位地址總線參照時(shí)鐘布線要求。
(7)蛇形繞線線的間距不得小于3倍線寬。
02
高速串行總線的布線要求
頻率高于100Mbps的串行總線,在布線設(shè)計(jì)中除遵循并行總線通用的串?dāng)_控制、布線規(guī)則之外,還需額外考慮一些要求:
(1)高速串行總線需要考慮布線的損耗,確定線寬線長(zhǎng)。
(2)建議一般情況下線寬不小于5mil,布線盡量短。
(3)高速串行總線除Fanout過孔外,盡量不要打孔換層。
(4)串行總線所涉及的插件管腳,速率達(dá)3.125Gbps以上時(shí),應(yīng)優(yōu)化反焊盤以減少阻抗不連續(xù)帶來(lái)的不射影響。
(5)建議高速串行總線布線換層時(shí),選擇使用過孔Stub最小的布線層,對(duì)于到連接器的信號(hào),在布線空間有限時(shí),過孔Stub短的布線層,優(yōu)先分配給發(fā)送端。
(6)建議速率達(dá)3.125Gbps或以上時(shí),信號(hào)過孔旁打地孔,AC藕合電容也要對(duì)反焊盤特殊處理。
(7)如果高速信號(hào)過孔采用背鉆處理,需要考慮電源地平面通流能力變小,以及通流瓶頸變窄后的濾波環(huán)路電感增大帶來(lái)的影響。
(8)高速信號(hào)避開平面層的分割線,信號(hào)線邊緣與分割線邊緣空間水平間距保證3W。
(9)收發(fā)兩個(gè)方向的高速信號(hào),不能交叉在一起走線
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