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技術專題
PCB設計單端和差分信號
有時，在區(qū)分為“慢”或“快”信號之間的區(qū)分似乎是任意的，并且可能取決于您詢問的人。一個相關的主題是PCB走線在電氣上是“短”還是“長”，您可能會在該主題上發(fā)現(xiàn)同樣多的分歧。無論您需要在PCB中路由慢速信號還是快速信號，您的走線都需要遵循一些PCB布線規(guī)則，以確保您的電路板按預期工作。
開始在組件之間路由信號之前，您需要查看您的設計規(guī)則，并將其調整為符合信號標準。在開始圍繞PCB布線信號之前，需要設置以下重要的PCB布線規(guī)則。
單端信號的PCB布線規(guī)則
關于PCB布線規(guī)則，最需要注意的一點是，布線標準不一定將自己定義為“低速”或“高速”。這種區(qū)別在很大程度上是由PCB設計人員創(chuàng)建和延續(xù)的，并且很大程度上是由于信號上升時間變得非常快（小于1 ns）時出現(xiàn)的信號完整性問題而引起的。因此，在設置設計規(guī)則時，了解信號標準中的約束更為重要，無論您要處理慢還是快的信號速度。
查找所需設計規(guī)則的第一個地方是信令標準的文檔。大多數(shù)標準的文檔可在線免費獲得。隨著創(chuàng)建更多設計，您將更加熟悉這些標準，并且知道在設計中設置哪些規(guī)則。適用于單端信號許多標準的一些最常見的PCB布線規(guī)則是：
匹配的長度。對于總線標準或帶有源同步時鐘的并行數(shù)據(jù)路由，您需要在一定容差范圍內對一組中的所有網絡強制執(zhí)行長度匹配。在路由時，這是通過向網絡添加長度調整結構來完成的。
通過過渡。一些標準建議限制通孔過渡的數(shù)量，以防止過多的損耗，反射和其他寄生效應。
最大長度。有時會為給定的損耗正切值指定網的最大長度，以防止信號過度衰減。如果您使用的是低損耗層壓板，則可以根據(jù)損耗角正切值的差異來延長長度。
間隙。跡線需要與不屬于網絡的其他對象（焊盤，組件，平面等）保持分開。這樣可確?？芍圃煨?，減少不必要的寄生現(xiàn)象，并在高壓設計中提供ESD保護。
寬度和阻抗。這兩個量相互關聯(lián)，用于高速設計中的受控阻抗。了解如何將阻抗和走線寬度指定為PCB布線規(guī)則。
如果您需要為一組網絡分配相同的PCB布線規(guī)則（對于單端信號組非常常見），最快的方法是將一組中的所有網絡分配給一個網絡類別。您可以從“ PCB編輯器”窗口中的“設計”→“類”選項。將網絡分配給類別后，可以使用PCB規(guī)則和約束編輯器將設計規(guī)則分配給單個網絡或網絡類別。
其他可能不適用于特定信令標準的PCB布線規(guī)則也用于幫助確保您的設計井井有條。路由拓撲和路由層限制是兩個主要的示例。對于更高級的設計，例如具有BGA占用空間的組件，您可以使用設計規(guī)則來配置扇出策略。處理差分對需要一組自己的設計規(guī)則，如下一節(jié)所示。
差分對路由規(guī)則
差分對是唯一的，因為可以將慢速和快速信號作為差分對進行路由。無論信號是快還是慢，差分對仍然需要遵守一些通常針對單端信號實施的設計規(guī)則。差分對要考慮的四個重要設計規(guī)則是：
阻抗公差。即使您路由的長度小于臨界長度，也最好咬一下子彈，為差分對創(chuàng)建阻抗曲線，除非您的信令標準另有規(guī)定。其他幾何約束將取決于沿差分對的允許阻抗變化。
最大解耦長度。這告訴您最長的距離是差分對的兩側可以保持不耦合（即，相隔較大的距離）。這很重要，因為未耦合部分看起來像阻抗不連續(xù)，因此它必須足夠短。
長度匹配。請記住，差分信號是通過獲取兩個信號之間的差來讀取的，因此這兩個信號需要同時到達接收器。更快的信號需要更小的長度匹配容差。
最大凈長度。就像單端信號一樣，差分信令標準可能具有最大長度限制。以CAN總線為例；即使這是慢速標準，最大鏈接長度（PCB跡線+電纜）也將取決于您將在系統(tǒng)中使用的數(shù)據(jù)速率。
如果您使用的是高速差分對，則上面討論的任何其他標準高速設計規(guī)則都可以應用于差分對。注意，最簡單的方法是將相關的差分對分配給“差分對網絡類別”，然后選擇將由每個設計規(guī)則控制的類別。
如果在“對象匹配的地方”下拉菜單中未將設計規(guī)則配置為接受差分對網絡類，則可以使用查詢生成器創(chuàng)建自定義查詢。如下所示，用于為差分對網絡類分配最大長度（在PCB規(guī)則和約束編輯器的“高速”區(qū)域中找到）。