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PCB走線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其適用場(chǎng)合

[復(fù)制鏈接]
ID:90228 發(fā)表于 2015-9-29 14:18 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
解決傳輸線效應(yīng)的另一個(gè)方法是選擇正確的布線路徑和終端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。走線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指一根網(wǎng)線的布線順序及布線結(jié)構(gòu)。當(dāng)使用高速邏輯器件時(shí),除非走線分支長(zhǎng)度保持很短.否則邊沿快速變化的信號(hào)將被信號(hào)主干走線上的分支走線所扭曲。通常情形下,PCB走線常見(jiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有:
(1)點(diǎn)到點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),單一驅(qū)動(dòng)器、單一接收器。只要在驅(qū)動(dòng)端或接收端進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖杩蛊ヅ洌憧梢缘玫捷^好的信號(hào)完整性。
(2)菊花鏈拓?fù)?/strong>用最短的互連傳輸線把所有的緩沖器連接起來(lái),但是每個(gè)緩沖器最多只能通過(guò)兩段傳輸線連接到另外的兩個(gè)緩沖器,從主驅(qū)動(dòng)器開(kāi)始,然后通過(guò)傳輸線連接到與主驅(qū)動(dòng)器最近的緩沖器上,然后查找與該緩沖器最近的未連接緩沖器,將兩者用傳輸線連接起來(lái),然后再以剛加入連接的緩沖器為基準(zhǔn),再次查找最近的未連接緩沖器進(jìn)行連接,依此類推,直至完成所有的緩沖器連接,連接完成后,從主驅(qū)動(dòng)器開(kāi)始,所有的緩沖器連接成鏈狀。
(4)星形拓?fù)?/strong>從主驅(qū)動(dòng)器開(kāi)始,一個(gè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)多個(gè)信號(hào)接收器,并要求多個(gè)信號(hào)接收器同時(shí)接收信號(hào)時(shí),每個(gè)分支的接收端負(fù)載和走線長(zhǎng)度盡量保持一致,每條分支上一般都需要終端電阻,終端電阻的阻值應(yīng)和連線的特征阻抗相匹配。這樣即使在邊沿速率非常快的情況下仍可以得到很好的性能。星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以有效地避免時(shí)鐘信號(hào)的不同步問(wèn)題。
(5)遠(yuǎn)端簇形與星形很相似,不同之處在于最后一個(gè)連入驅(qū)動(dòng)器菊花鏈的那個(gè)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)一段較長(zhǎng)的傳輸線連接到一個(gè)“T”形節(jié)點(diǎn)上,然后所有的接收器也都通過(guò)傳輸線連接到這個(gè)“T”節(jié)點(diǎn)上,所有的接收器都簇籠在一起。分支是靠近接收端。在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中,也要限制遠(yuǎn)端分支的長(zhǎng)度,使分支上的傳輸延時(shí)小于信號(hào)的上升或下降時(shí)間。
(6)周期性負(fù)載
周期性負(fù)載的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),要求每段分支的長(zhǎng)度足夠小,使分支上的傳輸延時(shí)小于信號(hào)的上升或下降時(shí)間。這種主干傳輸線和所有的分支段組合起來(lái)的結(jié)構(gòu)可以被看做一段新的傳輸線,其特征阻抗要比原來(lái)主干傳輸線的特征阻抗小,傳輸速率也比原來(lái)的低,因此在進(jìn)行阻抗匹配時(shí)要注意。



網(wǎng)絡(luò)連接究竟應(yīng)該采用哪種拓?fù)湫问剑诤艽蟪潭壬鲜怯呻娐返囊鬀Q定的,然后才是布局、布線的方便性。
(1)點(diǎn)到點(diǎn)拓?fù)溥@種拓?fù)涫亲詈?jiǎn)單的,布局布線上都很容易實(shí)現(xiàn),易于實(shí)現(xiàn)阻抗控制。普通低速網(wǎng)絡(luò)是否能采用點(diǎn)到點(diǎn)拓?fù)洌耆措娐返男枨螅欢咚俸统咚俚幕ミB,很多情況下必需要求點(diǎn)到點(diǎn)的互連,如高速串行信號(hào)的互連,以最小化阻抗不連續(xù)帶來(lái)的影響;精確定時(shí)的時(shí)鐘信號(hào)也不允許有分叉存在,因?yàn)榉植鎺?lái)的阻抗不連續(xù)會(huì)引起附加抖動(dòng)。
(2)菊花鏈拓?fù)湟话愣裕瑢?duì)于多負(fù)載的總線系統(tǒng)常采用菊花鏈拓?fù)洌⒃谧钸h(yuǎn)端的負(fù)載處進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕K結(jié)。
菊花鏈走線的優(yōu)點(diǎn):
占用的布線空間較小并可用單一電阻匹配終結(jié);易于進(jìn)行阻抗控制,端接簡(jiǎn)單,網(wǎng)絡(luò)的布線長(zhǎng)度短,布線較為方便,只要各個(gè)接收器在接收信號(hào)時(shí)間上的差別在允許的范圍內(nèi)就可以采用菊花鏈拓?fù)溥M(jìn)行布線。對(duì)于菊花鏈布線,布線從驅(qū)動(dòng)端開(kāi)始,依次到達(dá)各接收端。如果使用串聯(lián)電阻來(lái)改變信號(hào)特性,串聯(lián)電阻的位置應(yīng)該緊靠驅(qū)動(dòng)端。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,我們是使菊花鏈布線中分支長(zhǎng)度盡可能短,安全的長(zhǎng)度值應(yīng)該是:Stub Delay <=Trt*0.1。
在控制走線的高次諧波干擾方面,效果較好.
菊花鏈走線的缺點(diǎn):
布通率低,不容易100%布通;
不同的信號(hào)接收端,信號(hào)的接收是不同步的。
(3)星形拓?fù)湫切瓮負(fù)湟彩且环N常用的多負(fù)載布線拓?fù)洌?qū)動(dòng)器位于星形的中央,呈輻射狀與多個(gè)負(fù)載相連,星形拓?fù)淇梢杂行П苊庑盘?hào)在多個(gè)負(fù)載上的不同步問(wèn)題,可以讓負(fù)載上收到的信號(hào)完全同步。星形拓?fù)涞膯?wèn)題在于需要對(duì)每個(gè)支路分別終端端接,使用器件多,而且驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載大,必需驅(qū)動(dòng)器有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)能力才能使用星形拓?fù)洌绻?qū)動(dòng)能力不夠,需要加緩沖器。為了降低功耗和緩解驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載壓力,可以采用RC終端端接,但這種端接方式更加復(fù)雜,而且只能用于時(shí)鐘信號(hào)。星形拓?fù)湟话阍跁r(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)或?qū)π盘?hào)同步要求高的網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用,其共同點(diǎn)就是要求各接收器在同一時(shí)刻收到驅(qū)動(dòng)端發(fā)來(lái)的信號(hào),星形拓?fù)涞牟季難度比菊花鏈拓?fù)涞囊螅加每臻g也大。實(shí)際的星形拓?fù)鋾?huì)存在端接傳輸線分支,驅(qū)動(dòng)器與公共節(jié)點(diǎn)間存在傳輸線分支,這些都會(huì)劣化信號(hào),所以在完成星形拓?fù)湟话阈枰胺抡婧秃蠓抡妫员WC信號(hào)的完整性。布線從驅(qū)動(dòng)端開(kāi)始,平行到達(dá)各接受端,可以有效的避免時(shí)鐘信號(hào)的不同步問(wèn)題。
(4)遠(yuǎn)端簇形拓?fù)鋵?shí)際上是星形拓?fù)涞囊粋(gè)改進(jìn),它將星形拓?fù)渲形挥谠炊说姆种Ч?jié)點(diǎn)移動(dòng)到與接收器最近的遠(yuǎn)端,即滿足了各個(gè)接收器上接收信號(hào)的同步問(wèn)題,又解決了阻抗匹配復(fù)雜和驅(qū)動(dòng)器負(fù)載重的問(wèn)題,因?yàn)檫h(yuǎn)端簇形拓?fù)渲恍枰诜种Ч?jié)點(diǎn)處終端匹配就可以了。遠(yuǎn)端簇形拓?fù)湟蟾鱾(gè)接收器到分支點(diǎn)的距離要盡量近,分支線長(zhǎng)了會(huì)嚴(yán)重影響信號(hào)的質(zhì)量,如果各個(gè)接收器芯片在空間上不能擺放在一起,那么就不能采用遠(yuǎn)端簇形拓?fù)洹M瑯樱话阈枰胺抡婧秃蠓抡妫员WC信號(hào)的完整性。
總之,我們?cè)谶M(jìn)行拓?fù)湓O(shè)計(jì)時(shí),可以在以上經(jīng)典的拓?fù)浠A(chǔ)上靈活運(yùn)用,沒(méi)有定式,一個(gè)大的原則就是保證信號(hào)質(zhì)量,武器就是利用SI軟件進(jìn)行拓?fù)涞姆治龊头抡妗T趯?shí)際的PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中,對(duì)于關(guān)鍵信號(hào),應(yīng)通過(guò)信號(hào)完整性分析來(lái)決定采用哪一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

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