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PCB設(shè)計(jì)中耳熟的3W原則、20H原則和五五原則
發(fā)布時(shí)間:2019-11-19 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】3W原則是指多個(gè)高速信號(hào)線長(zhǎng)距離走線的時(shí)候,其間距應(yīng)該遵循3W原則,例如時(shí)鐘線,差分線,視頻、音頻信號(hào)線,復(fù)位信號(hào)線及其他系統(tǒng)關(guān)鍵電路需要遵循3W原則,而并不是板上所有的布線都要強(qiáng)制符合3W原則。
3W原則
在PCB設(shè)計(jì)中為了減少線間串?dāng)_,應(yīng)保證線間距足夠大,當(dāng)線中心間距不少于3倍線寬時(shí),則可保持大部分電場(chǎng)不互相干擾,這就是3W規(guī)則。
3W原則是指多個(gè)高速信號(hào)線長(zhǎng)距離走線的時(shí)候,其間距應(yīng)該遵循3W原則,例如時(shí)鐘線,差分線,視頻、音頻信號(hào)線,復(fù)位信號(hào)線及其他系統(tǒng)關(guān)鍵電路需要遵循3W原則,而并不是板上所有的布線都要強(qiáng)制符合3W原則。
滿足3W原則能使信號(hào)間的串?dāng)_減少70%,而滿足10W則能使信號(hào)間的串?dāng)_減少近98%。
3W原則雖然易記,但要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn),這個(gè)原則成立是有先前條件的。從串?dāng)_成因的物理意義考量,要有效防止串?dāng)_,該間距與疊層高度、導(dǎo)線線寬相關(guān)。對(duì)于四層板,走線與參考平面高度距離(5~10mils),3W是夠了;但兩層板,走線與參考層高度距離(45~55mils),3W對(duì)高速信號(hào)走線可能不夠。3W原則一般是在50歐姆特征阻抗傳輸線條件下成立。
一般在設(shè)計(jì)過(guò)程中因走線過(guò)密無(wú)法所有的信號(hào)線都滿足3W的話,我們可以只將敏感信號(hào)采用3W處理,比如時(shí)鐘信號(hào)、復(fù)位信號(hào)。
20H原則
是指電源層相對(duì)地層內(nèi)縮20H的距離,當(dāng)然也是為抑制邊緣輻射效應(yīng)。在板的邊緣會(huì)向外輻射電磁干擾。將電源層內(nèi)縮,使得電場(chǎng)只在接地層的范圍內(nèi)傳導(dǎo)。有效的提高了EMC。若內(nèi)縮20H則可以將70%的電場(chǎng)限制在接地邊沿內(nèi);內(nèi)縮100H則可以將98%的電場(chǎng)限制在內(nèi)。
“20H規(guī)則”的采用是指要確保電源平面的邊緣要比0V平面邊緣至少縮入相當(dāng)于兩個(gè)平面間層距的20倍。
這個(gè)規(guī)則經(jīng)常被要求用來(lái)作為降低來(lái)自0V/電源平面結(jié)構(gòu)的側(cè)邊射擊發(fā)射技術(shù)(抑制邊緣輻射效應(yīng))。但是,20H規(guī)則僅在某些特定的條件下才會(huì)提供明顯的效果。
這些特定條件包括有:
1、在電源總線中電流波動(dòng)的上升/下降時(shí)間要小于1ns。
2、電源平面要處在PCB的內(nèi)部層面上,并且與它相鄰的上下兩個(gè)層面都為0V平面。這兩個(gè)0V平面向外延伸的距離至少要相當(dāng)于它們各自與電源平面間層距的20倍。
3、在所關(guān)心的任何頻率上,電源總線結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生諧振。
4、PCB的總導(dǎo)數(shù)至少為8層或更多。
五五原則
印制板層數(shù)選擇規(guī)則,即時(shí)鐘頻率到5MHz或脈沖上升時(shí)間小于5ns,則PCB板須采用多層板,這是一般的規(guī)則,有的時(shí)候出于成本等因素的考慮,采用雙層板結(jié)構(gòu)時(shí),這種情況下,最好將印制板的一面做為一個(gè)完整的地平面層。
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