

電路板設計四層板及33歐姆電阻探討
印制電路板的設計是根據電路原理圖來實現電路設計者所需要的功能。 印制電路板的設計主要是指布局設計,需要考慮外部連接的布局。 內部電子元件的優化布局、金屬布線和過孔的優化布局、電磁防護、散熱等因素。 優秀的布局設計可以節省生產成本并實現良好的電路性能和散熱。 簡單的版圖設計可以通過手工實現,而復雜的版圖設計則需要通過計算機輔助設計(CAD)來實現。
四層板的選擇不僅是電源和地的問題,也是高速數字電路對布線阻抗的要求。 二層板不容易控制阻抗。 驅動端一般加33歐電阻,也起到阻抗匹配的作用; 布線時先布設需要保證的數據地址線和高速線。
在高頻下,PCB上的布線應視為傳輸線。 傳輸線有其特性阻抗。 研究過傳輸線理論的人都知道,當傳輸線上的阻抗突然發生變化(失配)時,信號在通過時就會發生反射,會對原始信號產生干擾,影響電路的正常工作 情況嚴重時。 當使用四層板時,外層通常走信號線,中間兩層分別是電源層和接地層。 一方面,兩個信號層是隔離的。 更重要的是,外層走線和它們靠近的平面形成一條傳輸線,稱為“微帶”。 其阻抗是相對固定的并且可以計算。 對于兩層板來說很難做到這一點。 這種傳輸線的阻抗主要與線的寬度、到參考平面的距離、銅鍍層的厚度以及介質材料的特性有關。 有許多現成的公式和程序可供計算。
33歐姆的電阻通常串接在驅動端(實際上也可能不是33歐姆,從幾歐姆到50歐姆或60歐姆不等,視電路具體情況而定)。 其作用是使發射端的輸出阻抗與串聯后的走線阻抗相匹配,使反射信號(假設接收端阻抗不匹配)不會再次反射回來(被吸收), 使接收端的信號不受影響。 接收端也可以匹配。 比如采用電阻并聯,但在數字系統中很少使用,因為比較麻煩,而且很多情況下一次發送多次接收,比如地址總線,并不像源端那么容易匹配。
這里所說的高頻不一定是時鐘頻率高的電路。 是否高頻不僅取決于頻率,還取決于信號的上升和下降時間。 一般可以用上升(或下降)時間來估計電路的頻率,一般取上升時間倒數的一半。 例如,如果上升時間為1ns,則其倒數為1000MHz,這意味著電路應按照500MHz頻段進行設計。 有時需要故意減慢邊緣時間。 對于許多高速 IC,驅動器的輸出斜率是可調的。
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