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日志

LVDS布板指导

已有 1447 次阅读2007-11-17 22:45 |个人分类:SI-高频PCB|系统分类:PCB

 LVDS布板指导

 


 


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.VCCGND也应该分开。


    图1:

 


 


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:CMOSTTL)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(COMSTTL)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:


     图2:


 


 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。


      图3:



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。


图4:


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。


 图5:



路过

鸡蛋

鲜花

握手

雷人

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