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關於高頻差分線的佈線和走線長度匹配方式技巧

一般大於5Gbps的高速差分訊號對干擾和抖動等都很敏感,因此在設計高速差分訊號線佈線時,應儘量選用效能良好的微帶線帶狀線,在整個訊號通路上保持一致的阻抗特性。對差分訊號線進行佈線之前,必須定義好層疊結構,以使走線能夠保證嚴格的阻抗匹配

由於傳輸的差分線訊號頻率很高,兩根差分訊號必須在長度上儘量匹配,長度失配會產生共模噪聲和輻射,嚴重的失配還會產生抖動(Jitter)和不可預測的時序問題。比如6.25Gbps差分訊號來講,其碼元時間長度僅為160ps,而FR4 PCB線路中微帶線上的訊號大概以每英才180ps的速度傳送,因此50mil的佈線差別就會導致大約9ps的時序偏移,因此原來在低頻差分佈線中可以接受的50mil非
耦合
長度,在高於5Gbps的設計中就會帶來時序問題。保持嚴格的長度匹配,是高速差分佈線的首要任務。長度匹配方式有很多種,以下是本人喜歡用到的一些辦法,各位如果有更好的方式,可以發上來交流一下:

 
方法1:在差分線的兩端換層過孔處進進行匹配

 

方法2:在差分線的兩端通過繞小波進行走線匹配

 
方法3:在差分線兩端通過繞大波進行匹配。

一般差分線在出線、拐角、換層的地方容易產生長度誤差,因此匹配長度的時候,儘量選擇在這些點進行走線長度補償。

高速差分線除了長度需要控制之外,還需要注意所有訊號必須要有一個完整的參考平面,最好是地平面。在低頻差分線佈線中,有時可以使差分線跨分割,或者通過過孔換到其他層面,因為差分線中的電磁波能量大部分被控制在耦合差分對之間,參考平面的轉換對其效能影響不是很大。但是在高於5Gbps的訊號中,
高頻量的輻射和損耗本身就比較嚴重,就不能按照低頻差分的處理方式來處理高頻差分。在整個高頻差分的佈線中,必須保持一個完整並且一致的參考平面,如果沒有辦法,必須換層或者跨平面,那麼最好在兩個參考平面之間跨接一個0.01uF的電容,並且使其靠近訊號換層處的過孔或者聯結器管腳處。