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信號(hào)完整性系列之“減小串?dāng)_的3W原則”

發(fā)布時(shí)間:2020-12-09 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】在PCB設(shè)計(jì)時(shí),為了減少線間串?dāng)_,經(jīng)常會(huì)聽說“3W原則”、“20H原則”、“五五規(guī)則”等,下面就具體來介紹一下3W原則。3W原則其實(shí)就是為了減小串?dāng)_,讓走線與走線之間保持3倍線寬的間距,這就是所謂的3W規(guī)則。
 
本文主要介紹PCB設(shè)計(jì)中常見的“3W原則”。
 
什么是“3W原則”
 
在PCB設(shè)計(jì)時(shí),為了減少線間串?dāng)_,經(jīng)常會(huì)聽說“3W原則”、“20H原則”、“五五規(guī)則”等,下面就具體來介紹一下3W原則。3W原則其實(shí)就是為了減小串?dāng)_,讓走線與走線之間保持3倍線寬的間距,這就是所謂的3W規(guī)則。
 
信號(hào)完整性系列之“減小串?dāng)_的3W原則”
 
為什么選擇“3W”
 
正常情況下,如果可以保證兩條走線的間距足夠大,是可以消除串?dāng)_的,但是實(shí)際設(shè)計(jì)中沒法實(shí)現(xiàn)線間距足夠大,因此就出現(xiàn)了“走線間距與串?dāng)_”之間的平衡,而當(dāng)線中心間距不小于3倍線寬時(shí),就可保持大部分電場(chǎng)不互相干擾了,滿足3W原則能使信號(hào)間的串?dāng)_減少65~70%,而滿足10W則能使信號(hào)間的串?dāng)_減少近98%。
 
下面是針對(duì)NEXT和FEXT相對(duì)于走線間距的仿真,線寬均為5mil。
 
信號(hào)完整性系列之“減小串?dāng)_的3W原則”
 
信號(hào)完整性系列之“減小串?dāng)_的3W原則”
 
信號(hào)完整性系列之“減小串?dāng)_的3W原則”
 
信號(hào)完整性系列之“減小串?dāng)_的3W原則”
 
從串?dāng)_成因的角度考慮,要有效防止串?dāng)_,該間距與疊層高度、導(dǎo)線線寬均有關(guān)系。對(duì)于下面的1.6mm的常規(guī)四層板,中間兩層為平面層,走線與參考平面間的距離約為(5~10mil),對(duì)于5mil線寬,3W是可以滿足的;但對(duì)于1.6mm的兩層板,走線與參考層的距離可能得到(50~60mil),對(duì)于5mil的線寬,3W對(duì)高速信號(hào)走線顯然是不夠的。
 
信號(hào)完整性系列之“減小串?dāng)_的3W原則”
 
因此3W原則是基于一定條件的一個(gè)折中選擇,有時(shí)可能3W就足夠了,有時(shí)可能需要更寬的間距。
 
為了將串?dāng)_限制在可接受的范圍內(nèi),對(duì)于帶狀線,一般要求走線的間距最好大于走線到參考平面的距離;對(duì)于微帶線,一般要求走線的間距最好大于走線到參考平面距離的兩倍。
 
信號(hào)完整性系列之“減小串?dāng)_的3W原則”
 
信號(hào)完整性系列之“減小串?dāng)_的3W原則”
 
哪些信號(hào)需要遵循“3W原則”
 
根據(jù)上面的分析,那么在實(shí)際PCB設(shè)計(jì)時(shí),到底哪些信號(hào)需要滿足“3W原則”呢,哪些信號(hào)又不需要呢?
 
對(duì)于兩層板,由于密度不大,信號(hào)速率不高(如果不是,那肯定不會(huì)選兩層板了),在滿足工藝及阻抗的情況下,走線盡量粗,間距盡量遠(yuǎn)即可。
 
對(duì)于多層板,3W原則是指多個(gè)高速信號(hào)線長距離走線的時(shí)候,其間距應(yīng)該遵循3W原則,例如時(shí)鐘線,差分線,高速信號(hào)線,復(fù)位信號(hào)線及其他系統(tǒng)關(guān)鍵信號(hào)線需要遵循3W原則,對(duì)于某些要求較高的信號(hào)線,可能還需要滿足5W原則,而對(duì)于普通的信號(hào)線,則根據(jù)布線密度適時(shí)調(diào)整走線間距,并不是板上所有的布線都要強(qiáng)制符合3W原則。
 
信號(hào)完整性系列之“減小串?dāng)_的3W原則”
 
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