||
LVDS布局&布线应该考虑的因素:
1.差分走线; 2. 阻抗匹配; 3. 串扰(crosstalk):4. 电磁干扰(EMI);
一:差分走线:
1. 使反射尽量最小,并使共模噪声反射尽可能存在;差分走线越近越好;避免差分走线阻抗不均匀(阻抗变化,直角线);整个走线工程应该保持差分线的宽度保持不变。
2. 为了减少倾斜(skew),两差分线的长度应该保持一致,否则导致终端相位有差异,降低系统的性能。
3. 尽量减少信号路径中的过孔(Via)的数量&阻抗的不均匀。
4. 任何寄生负载(比如:寄生电容)应该在同一差分对中保持一致。
5. 应用45°角走线代替90°脚走线。
二: 阻抗匹配:
阻抗不匹配将导致共模噪声的增加并且产生电磁干扰(EMI),所以应该选择一匹配电阻&差分线的阻抗相一致。(100Ohm).
1. 在原理发送端的地方放一匹配电阻(100Ohm);
2. 应用0603或者0805尺寸的芯片电阻;
3. 终端阻抗&终端的距离应小于7mm,尽可能那的靠近接收端;
三:差分信号&单端信号的串扰:
1. 为了避免单端信号&LVDS信号产生串扰,应尽量使二者分层。如果单端信号&差分信号走的太近,将会产生共模噪声,从而造成接收端的假出发,降低信号的质量,减少信号的噪声冗余量。
2. 如果两者在同一层,应使两者至少相距12mm.VCC&GND也应该分开。
四:电磁干扰(EMI):
走线的电磁辐射可以产生横向电磁波,这种波如果逃脱屏蔽就会导致电磁兼容(EMC)的失败。单端传输(比如:CMOS,TTL)所有暴露的线都能产生辐射,横向波伴随在这些走线的周围,一旦逃脱系统就会产生电磁干扰的问题。
LVDS走线彼此能相互消弱电磁波,成对出现,只有在边缘区域才能产生逃逸的现象,因此LVDS走线作为传输系统对单端传输(COMS,TTL)电磁干扰较少。
电磁干扰方面微带线&带状线的优点:
微带线差分对下面的地平面的能有效地降低EMI,带状线上下均是地平面,能获得叫好的电磁干扰性能,但是有如下缺点:
1. 较长的传输时间(1.5倍于微带线);
2. 需要较多的过孔;
3. 要求较多的层;
4. 需要的精确的100欧姆的匹配电阻较难实现;
为了更好的耦合电磁波,微带线&带状线的尺寸应该满足如下:
差分对想要较好的耦合需要的条件:
S<2W; S<B; D=2S:
W------差分对中单个线的宽度; S-------差分走线内部的间距;
D-------两差分对之间的宽度; B-------板子的厚度;
差分对收发两端想要较好的耦合需要满足的条件:
S<2W; S<B; D>2S:
总 的 指 导 原 则
(电源&布局)
1) 在低频(500-600MHz)时,选用FR-4材料制造;在更高速度的时候选用G-FEK或者Teflon来设计生产。
2) 用旁路电容旁路所有的电源平面,旁路电容的大小由电源噪声的频谱决定,所选用的电容应该能虑去最大功率的部分(通常在100-300MHz)。典型的利用10UF,3V的Ta电容。。
3) 所有的电源的VCC—CKLK&VCC-CKOUT管脚应该用0.1、0.01、0.001UF的mica(云母)、Ceramic(磁珠)或者0805尺寸的贴片电容并行连接进行旁路,这些电容应该放在管脚的下面,另外还要加一个2.7UF的电容。
4) 尽量使LVDS收发端靠近接线器(Connector);
5) 发端输出脚和连接器之间的走线物理长度应该小于5mm,以此来降低偏斜(Skew);
6) LVDS信号线&TTL信号线分层,降低串扰
7) LVDS的电源&地分层;
8) 应用高阻抗低电容的宽带SCOPE探针;
9) 使stub的长度尽可能短;
10) 如干过孔用来连接电源&地平面;
LVDS电缆(Cable):
板和板之间的LVDS信号通过电缆线传输,由于阻抗匹配&低延时的要求,一般电缆线不能满足,选择LVDS电缆时应遵循的原则:
1. 电缆应满足LVDS阻抗匹配的要求;
2. 电缆线应具有较低的延时(Skew);
3. 两路应该平衡(两路的延时应该相同);
低速,短距时带状线可以应用;高速,长距时应用双绞线。
应用带状线的时候应该注意:
差分对之间应该用地隔开,且边缘的两路不传送信号。
LVDS也可以用同轴电缆&双轴电缆传输,双轴电缆比同轴电缆具有较好的平衡性,因此产生较少的电磁干扰。
最合适的选择是双绞线,短距离(大约0.5m),选用CAT3平衡双绞线,更长的距离(超过0.5m,速度超过500MHz)用CAT5平衡双绞线。
LVDS连接器:
连接器(Connector)用来连接不同的板之间的LVDS信号,此时连接器的选择有如下规则:
1. 连接器必须是低倾斜,阻抗匹配;
2. 必须有相同长度的导线;
3. 连接器中,差分对应在相邻的接口中;
4. 地管脚应放在差分对之间;
5. 连接器的末端脚应该接地,不能做高速信号的管脚(和带状线相似);
6. 所有没有用到的管脚应该被恰当的中止。