信號完整性系列之“減小串?dāng)_的3W原則”
發(fā)布時間:2020-12-09 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】在PCB設(shè)計時,為了減少線間串?dāng)_,經(jīng)常會聽說“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)計中常見的“3W原則”。
什么是“3W原則”
在PCB設(shè)計時,為了減少線間串?dāng)_,經(jīng)常會聽說“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。
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,但是實際設(shè)計中沒法實現(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,就可保持大部分電場不互相干擾了,滿足3W原則能使信號間的串?dāng)_減少65~70%,而滿足10W則能使信號間的串?dāng)_減少近98%。
下面是針對NEXT和FEXT相對于走線間距的仿真,線寬均為5mil。
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),對于5mil線寬,3W是可以滿足的;但對于1.6mm的兩層板,走線與參考層的距離可能得到(50~60mil),對于5mil的線寬,3W對高速信號走線顯然是不夠的。
因此3W原則是基于一定條件的一個折中選擇,有時可能3W就足夠了,有時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。
哪些信號需要遵循“3W原則”
根據(jù)上面的分析,那么在實際PCB設(shè)計時,到底哪些信號需要滿足“3W原則”呢,哪些信號又不需要呢?
對于兩層板,由于密度不大,信號速率不高(如果不是,那肯定不會選兩層板了),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。
對于多層板,3W原則是指多個高速信號線長距離走線的時候,其間距應(yīng)該遵循3W原則,例如時鐘線,差分線,高速信號線,復(fù)位信號線及其他系統(tǒng)關(guān)鍵信號線需要遵循3W原則,對于某些要求較高的信號線,可能還需要滿足5W原則,而對于普通的信號線,則根據(jù)布線密度適時調(diào)整走線間距,并不是板上所有的布線都要強制符合3W原則。
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