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刘勇

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PCB走线与各类信号布线注意事项

  MIPI信号走线相关要求
  MIPI总线在目前的移动设备手机/平板的LCD或者Camera应用的十分广泛。
  以下是MIPI信号走线规则一些Checklist
  阻抗要求:MIPI的差分线阻抗控制标准是100Ω;误差不能大于±10%;
  走线避免直角,以免产生反射,影响高速传输性能;
  参考层:MIPI信号线下方一定要有参考层(推荐用地层),且一定要保证参考层的连续性(即在MIPI信号线下方的参考层不能被分割或有间隙,不能被其它走线截断),最好是有一整片的地层,如果做不到,至少要保证MIPI信号线下方的参考层比MIPI信号层每边要宽4W以上(W即MIPI信号线走线宽度);
  等长:MIPI线对之间的长度误差要控制在10mil以内(严格控制等长误差在5mil以内),线对与线对之间的长度误差控制在100mil以内;等长是为了保证两个差分信号能同时到达接收端。在做等长时,要注意对称性,绕蛇形线时不能太密集,应为4W,等长尽量在焊盘附近解决,以倒角形式来走线,不能随意改变线宽和线距;
  对称性:MIPI线始终保持等长和等距。对称是为了保证走线阻抗一致,减少反射。对称性不好会使信号失真,导致不稳定或无图;
  等距:在MIPI走线时,一般要保证DP/DN在走线的过程中保持等距,保证一定的耦合程度,在走线时,线对之间要保持2W的距离;
  远离干扰:MIPI线对之间要保持至少2W以上的间距,MIPI信号线应远离其它高速、高频信号(并行数据线、时钟线等),至少保持3W以上的距离且绝不能平行走线。对开关电源这一类的干扰源更应远离。
  过孔:MIPI信号线尽量不要打过孔,如有过孔则线对上的两根线都要有(保持对称性),信号线换层后参考层也要在靠近信号线的过孔处打孔换层。
  MIPI差分走线的设计中最重要的规则就是匹配线长,其它的规则都可以根据设计要求和实际应用灵活处理。
  各类信号布线注意事项
  1
  差分信号
  高速串行总线的普及,使得单板上差分信号越来越多,对高速差分信号的处理主要有以下布线要求:
  各类差分线的阻抗要求是不同的,根据设计要求,通过阻抗计算软件计算出差分阻抗和对应的线宽间距,并设置到约束管理器。
  差分线通过互相耦合来减少共模干扰,在条件许可的情况下要尽可能平行布线,两根线中线不能有过孔或其他信号。
  差分对需要严格控制相位,所以对内需要严格控制等长。
  为减少损耗,高速差分线换层时可以在换层孔的附近添加过孔。
  2
  高速总线
  DDR FSB等高速总线的共同特征就是一般都分为数据、地址、时钟、控制、命令等不同种类的信号,并且有相应的时序操作关系。
  在布线的时候需要考虑对这些种类进行区分,并了解时序要求进行等长控制。
  对高速总线的处理主要体现在以下几点:
  阻抗控制:各类总线的阻抗要求略有不同,可以根据设计要求,通过阻抗计算软件来计算出相应的阻抗设计方案。
  同组同层:同一组信号需要走在一起,条件允许的情况下,尽量走在同一层,这样使得同一组信号的周围环境也会比较相似,包括过孔的长度和过孔的STUB也是一致的,在控制时序的时候也相对比较容易些。同时同组同层也是串扰控制的需要。
  时序等长:按照时序要求做等长控制。
  3
  时钟线
  时钟的处理方法也是在PCB布线时需要特别重视的。
  有经验的设计工程师会在一开始就理清时钟线,明确各种时钟之间的关系,布线的时候就能处理得更好。
  并且时钟信号也经常是EMC设计的难点,需要过EMC测试指标的项目要尤其注意。
  时钟线除了常规的阻抗控制和等长要求外,还需要注意以下问题:
  时钟线尽量选择优选布线层。
  时钟信号尽量不要跨份额,更不要沿着分割区布线。
  注意时钟信号与其他信号的间距,至少满足3W。
  有EMC要求的设计,较长的时钟线尽量选择内层布线。
  注意时钟信号的端接匹配。
  4
  模拟信号
  模拟信号的主要特点是抗干扰性差,布线时主要考虑对模拟信号的保护。
  对模拟信号的处理主要体现在以下几点:
  为增加其抗干扰能力,走线要尽量短。
  部分模拟信号可以放弃阻抗要求,走线可以适当加粗。
  限定布线区域,尽量在模拟区域内完成布线,远离数字信号。
  5
  接口信号
  常见的接口有RJ-45、USB、HDMI等,有高速的也有低速的,在此举一个最常见的接口,网口的处理方式。
  在布线方面除了需要遵循高速差分的布线原则外还需要注意:
  RJ-45本身接机壳地(保护地PGND),此地平面要从变压器下面开始与单板内部数字地隔离,变压器中间对应的所有层建议掏空。
  所有外来信号都不得在变压器下方布线,更不允许信号从初、次级中间穿过。



原作者:攻城狮晨哲  开源硬件平台

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