文档介绍：高速板设计技术(HighSpeedBoardDesign)
目录
高速板设计技术(HIGHSPEEDBOARDDESIGN) 1
1. 电源分配 3
电源分配网络作为动力源 3
阻抗的作用 3
电源总线法 vs 电源位面法 4
线路噪声过滤 5
旁路电容的放置 8
电源分配网络作为信号回路 9
自然的信号返回线路 9
总线 vs 信号回路平面 10
设计板面应考虑电源分配 10
当心电源层割缝 11
地线电缆的有效性 11
分离模拟电源平面与数据电源平面 12
避免重叠分离的板平面 12
隔开敏感元件 12
隔开敏感元件将电源总线靠近信号线 12
2. 传输信号线
传输线分类 14
对带状线来说: 14
对微波传输线: 15
计算分散的负载 15
反射 16
反射定量化 18
传输线布局法则 25
避免断点 25
不要使用 STUB 和 TS 26
3. 色度亮度干扰 26
电容性干扰 26
电感性干扰 28
1
线圈的尺寸和紧密程度 29
负载阻抗 29
干扰解决方法总结 29
(EMI) 30
环路(LOOPS) 30
过滤(FILTERING) 30
EMI 过滤器 30
铁氧体噪声干扰抑制器(ferrite noise suppressors) 31
设备速度 32
总结 33
2
高速板设计技术(HighSpeedBoardDesign)
前言
如今,许多系统设计中最重要的因素就是速度问题。66MHz 到 200MHz 处理器是很普通的;
233-266MHz 的处理器也变得轻易就可得到。对于高速度的要求主要来自:
a) 要求系统在令用户感到舒适的、很短时间内就能完成复杂的任务。
b) 元件供应商有能力提供高度速的设备。
对 a 举例:即使产生最基本的计算机动画,也需要先计算大量的数据。目前,传播延迟
的可编程 pld 设备已经出现,像 mach 这样的传播延迟 5ns 的复杂 plds 也已经存在。
尽管它们看起来已经很快了,但是,使发展有潜力的并不是这些传播延迟绝对值,而是传播
延迟可能达到的边缘极值(edge rate)。将来会出现更快的设备,它们将具备更快的边缘极
值。
设计高速系统并不仅仅需要高速元件,更需要天才和仔细的设计方案。设备模拟方面的
重要性与数字方面是一样的。在高速系统中,噪声问题是一个最基本的考虑。高频会产生辐
射进而产生干扰。边缘极值的速度可以产生振铃,反射以及串扰。如果不加抑制的话,这些
噪声会严重损害系统的性能。
本文讲述了使用 pcb-板设计高速系统的一般原则,包括:
电源分配系统及其对 boardinghouse 产生的影响
传输线极其相关设计准则
串扰(crosstalk)极其消除
电磁干扰
1. 电源分配
设计高速系统板时需要考虑的重要问题就是电源分配网络。对一个无噪声系统来说,它
必须有一个无噪声的电源分配网络。记住,如果想开发一个干净的 VCC, 那么得到一个干
净的地就是十分必要的。对 AC 这个目的来说(这将是本文的讨论重点),VCC 就是基础地。
电源分配网络作为动力源
阻抗的作用
让我们考虑一块 5*5 的板子,数字 ICs,并有一个+ 的电源。我们的目的是给位于
板子上每一个设备管脚提供正好是+5V 的电压,不管这些设备管脚在板子上与电源的距离
如何。再进一步,每个管脚上的电压应该是没有线噪声(Line noise)的。
具有这些性质的电源表现为一个理想电压源(图 1a),它的阻抗为零。零阻抗可以保证
负载与电压源恰好相等。它还意味着噪音信号将被吸收,因为噪音发生器有最小阻抗的极限。
很不幸,这只是个理想条件。
图 1b 画出的是一个真正的电源,它有一定的以电阻,电感或者电容形式存在的阻抗。
3