关于高频差分线的布线和走线长度匹配方式技巧

心间 · 发表于 2014-4-14 22:33:34

一般大于5Gbps的高速差分信号对干扰和抖动等都很敏感，因此在设计高速差分信号线布线时，应尽量选用性能良好的微带线和带状线，在整个信号通路上保持一致的阻抗特性。对差分信号线进行布线之前，必须定义好层叠结构，以使走线能够保证严格的阻抗匹配。
由于传输的差分线信号频率很高，两根差分信号必须在长度上尽量匹配，长度失配会产生共模噪声和辐射，严重的失配还会产生抖动（Jitter）和不可预测的时序问题。比如6.25Gbps差分信号来讲，其码元时间长度仅为160ps，而FR4 PCB线路中微带线上的信号大概以每英才180ps的速度传送，因此50mil的布线差别就会导致大约9ps的时序偏移，因此原来在低频差分布线中可以接受的50mil非耦合长度，在高于5Gbps的设计中就会带来时序问题。保持严格的长度匹配，是高速差分布线的首要任务。长度匹配方式有很多种，以下是本人喜欢用到的一些办法，各位如果有更好的方式，可以发上来交流一下：

差分线

方法1：在差分线的两端换层过孔处进进行匹配

差分线

方法2：在差分线的两端通过绕小波进行走线匹配

差分线

方法3：在差分线两端通过绕大波进行匹配。

一般差分线在出线、拐角、换层的地方容易产生长度误差，因此匹配长度的时候，尽量选择在这些点进行走线长度补偿。

高速差分线除了长度需要控制之外，还需要注意所有信号必须要有一个完整的参考平面，最好是地平面。在低频差分线布线中，有时可以使差分线跨分割，或者通过过孔换到其他层面，因为差分线中的电磁波能量大部分被控制在耦合差分对之间，参考平面的转换对其性能影响不是很大。但是在高于5Gbps的信号中，高频量的辐射和损耗本身就比较严重，就不能按照低频差分的处理方式来处理高频差分。在整个高频差分的布线中，必须保持一个完整并且一致的参考平面，如果没有办法，必须换层或者跨平面，那么最好在两个参考平面之间跨接一个0.01uF的电容，并且使其靠近信号换层处的过孔或者连接器管脚处。

欢迎各位回帖讨论更多关于差分线的内容。

xibiandeyu · 发表于 2014-4-15 14:28:43

以前的公司不让使用第三种方式，通常用前两种，不知道哪种效果更好？

冰楠 · 发表于 2014-12-15 16:17:55

学习了，谢谢分享！

yixin0929 · 发表于 2015-2-14 16:55:54

谢谢分享！

ddzggg · 发表于 2015-6-10 22:03:06

我们好像也是一般用前两种方式

freeshman · 发表于 2015-6-11 06:05:54

讲的非常好，借鉴下。

hyxs714154 · 发表于 2015-7-27 15:49:03

感谢，问下差分线还层GND VIA需要打嘛

liu529343746 · 发表于 2016-10-13 11:56:37

hyxs714154 发表于 2015-7-27 15:49
感谢，问下差分线还层GND VIA需要打嘛

我们这的要求是比USB2.0还低的就不强制要求，USB2.0及更高速的都要~~并且最少两对Diff Pairs要有一个VIA最好是一对一个甚至两个，距离不得超过100Mils……

happy · 发表于 2017-7-21 10:26:05

謝謝分享~

wzh6328 · 发表于 2021-7-23 14:38:39

总结到位，谢谢

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关于高频差分线的布线和走线长度匹配方式技巧

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