allegro差分信号走线_浅谈硬件设计中的一些思路和方法(5)—信号系统,又学到了...
房價在漲,客戶需求在漲,體重在漲,房租在漲,火氣在漲,唯一不漲的大概只有薪資了???
現(xiàn)在客戶好套路啊~我們賣的A+B,他非要讓我在B上開一個兼容C的口子,然后他用C+B。問題是C不是我們的產(chǎn)品啊~讓我們的A賣給誰去~讓我義(you)正(guai)言(you)辭(song)的拒絕了~
好了,進入主題,今天我們繼續(xù)講硬件設計思路。
信號是貫穿整個硬件系統(tǒng)的重要元素。它就像線,把一塊一塊布縫合在一起,讓它們產(chǎn)生互連;它又像染料,要按照圖案染色才能出現(xiàn)精美的花紋,若是不小心兩個染料混在一起,圖案上就會出現(xiàn)雜色,甚至順著紋理影響到整個花紋。
因此,我們在設計硬件的時候,為了避免信號之間的干擾,在設計之前就要考慮到每一種信號的特點,按照其特點來做合適的處理,避免信號的干擾與被干擾。
線路分兩種,電源線和信號線,信號線又可以分數(shù)字信號和模擬信號。我們這里提到的信號系統(tǒng),包括電源和信號。我們知道板子畫好之后,是要做PI/SI仿真,看一下信號系統(tǒng)的完整性。系統(tǒng)不復雜的就會做一下CPU到MCP的PI/SI仿真,再嚴格一點,還會對一些高速信號線做仿真,比如USB3.0/MIPI/PCIE等,甚至還會給高速的SDIO信號做仿真。接下來分別來說各種信號的特點與設計時候的注意事項。
1、電源線
電源線是提供能量的線路,在板子上走的粗又短為宜。對于一些涉及范圍大的電源,還可以用鋪一個區(qū)域的銅來處理,讓電源更加均勻,比如DDR的電源,或者CPU核電源。
由于電源的線比較粗,且能量大,因此它不易被干擾。相反,若是開關(guān)電源,它會對其他信號產(chǎn)生輻射干擾,尤其是開關(guān)電源源端的電感干擾極大。因此,易受干擾的信號要遠離電源線走線。
2、模擬信號線
模擬信號是最容易收到干擾的信號。
所有射頻相關(guān)的信號線,全部都是易干擾信號,尤其是從transceiver出來到進入PA放大之前的信號,又小又脆弱,經(jīng)受不起任何風吹雨打,一定要愛護有加。信號線路周圍該挖空挖空,該做阻抗做阻抗,能不打孔最好就一個孔都不要打,按照最短距離出線,不要走直角,不要走在強干擾源旁邊等等。
總之,射頻信號直接關(guān)系著產(chǎn)品性能,信號串進去干擾是后期回板調(diào)試不能解決的問題,一定要改版才能解決,因此,射頻信號走線一定要注意再注意。
3G/4G PCB Layout走線圖
音頻信號、傳感器采集到的采樣信號也都是模擬信號,在他們還沒經(jīng)過ADC之前,都是易干擾的模擬信號,要上下左右都包地處理。并且走線盡量短。
3、數(shù)字信號線
數(shù)字信號分為高速信號和低速信號。通常來講,低速數(shù)字信號幾乎不會收到干擾,因此走向相對自由。通用GPIO線、I2C、SIM卡信號線都屬于低速的數(shù)字信號,通常不需要特別給于關(guān)注。
但高速信號線卻不同,也是一類容易受到干擾的信號。DDR的數(shù)據(jù)線、地址線,MIPI信號線、USB信號線,GMII信號線,PCIE線等都屬于高速信號線,容易受到外接的干擾,因為高速信號線,在傳輸過程中信號翻轉(zhuǎn)頻率很高。
USB 3.0模塊PCB Layout走線圖
1> 要走阻抗線,做阻抗匹配
信號從發(fā)射端傳到另外接收端(或者從接收端傳導發(fā)射端)的時候,因為發(fā)射端、接收端都有內(nèi)阻,信號線路上也有阻抗,這時就會產(chǎn)生信號反射,發(fā)射出去的信號達到接收端后,部分能量會反射回源端,這樣就會對源端發(fā)射的信號產(chǎn)生衰減(即能量損耗),降低發(fā)射功率,嚴重時候會導致信號傳輸功率不夠,3GPP不達標。
傳輸線做阻抗匹配,就是為了防止信號反射而導致的發(fā)射信號能量衰減。因此對于高速信號,一定要走阻抗線,做好阻抗匹配,至于值做多大,要具體看布線和時序的要求。
2> 如果是總線或者差分線,按組包地,并且要走等
- 長包地是為了減少其他信號對其產(chǎn)生串擾,盡量上下左右全部包地;
- 走差分線可以很好的屏蔽共模干擾,(DDR的數(shù)據(jù)線和地址線不需要走差分);
- 走等長則是為了在發(fā)射端和接收端信號頻率同步,從而更好的控制時序,不會引起信號時序錯亂。
3> 在一部分信號線的源端,需要并去耦電容,來減小線路耦合,同時可以有效防止地彈
我們知道了信號的特點,并且針對信號做的處理措施,就可以在布局的時候多考慮走線的順暢度。盡量將容易收到干擾的模塊緊挨相關(guān)模塊,這樣易受干擾的線就會盡量的短。
上邊提到的只是個大概的注意事項,實際過程中還需要多積累,靈活處理,才能讓整個硬件設計更加流暢、舒適。
未完待續(xù)~~~~~~
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總結(jié)
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