高速PCB 布线和电路设计

1万 · 2024-12-4 22:55

#申请原创#
首先纠正一个普遍存在于电工界的错误概念：以为电能是通过导体传播的。
前苏联教授就因为这个错误鄙视了全中国师生。其实正确的概念是通过绝缘体传播电能。

下图是个50特征阻抗传输延时333ps ，负载为一个2pF电容的模型，信号方波脉冲，1nS 的脉冲沿.

仿真后，看到在负载电容上严重振铃。3.3V 集成电路可以接受0.3V 的振铃。所以这种电路传输脉冲信号的后果很严重。

放大后的振铃波形

1万 · 2024-12-4 23:01

在信号源端串联一个33Ω电阻改善。

仿真结果：

可以看到改善不小
局部放大振铃波形：

还能看到不小于0.3V 的振铃波形

1万 · 2024-12-4 23:06

修改串联的电阻R1，让它等于传输线特征阻抗：

查看C1上电压波形，见证奇迹的时刻来了：

放大波形上升沿：

完美。

1万 · 2024-12-4 23:14

继续加大电阻R1 为100Ω

输出波形依然不错。没有振铃。

局部放大脉冲上升沿，发现上升沿缓慢了。

1万 · 2024-12-4 23:20

奇葩地把R1 电阻改到负载电容C1 一端

奇葩结果出现了：

再放大奇葩波形：

1万 · 2024-12-4 23:28

总结：

高速布线时，传输线特征阻抗必须等于信号源阻抗。
如果信号源阻抗小于传输线阻抗才需要在信号源端串联一个补偿电阻。

以上仅考虑简单模型这种特例。实际情况下会有些偏差。

1万 · 2024-12-4 23:30

PCB 传输线的传输速度主要被绝缘板影响，其次受临近导体影响。
可以使用KICAD 的计算器计算。它的计算结果还是相当靠谱的。

只看该作者 · 2024-12-5 09:50

好帖不错