單端和差分信號的PCB布線規則

“慢”或“快”信號之間的區別似乎是任意的，可能取決于你問的人。 一個相關的話題是 PCB 布線在電氣上是“短”還是“長”。 您可能會發現關于此主題的許多差異。 無論您想在 PCB 中布線慢速信號還是快速信號，都需要遵循一些 PCB 布線規則以確保您的電路板按預期工作。

在您開始在組件之間路由信號之前，您需要檢查您的設計規則并調整它們以滿足信號標準。 在開始圍繞 PCB 布線信號之前，您需要設置以下重要的 PCB 布線規則。

單端信號的PCB布線規則

關于PCB布線規則最需要注意的是，布線標準不一定將自己定義為“低速”或“高速”。 這種差異在很大程度上是由 PCB 設計人員創造和延續的，并且主要是由信號上升時間變得非常快（小于 1 ns）時的信號完整性問題引起的。 因此，在設置設計規則時，了解信號標準中的約束尤為重要，無論您處理的是慢信號還是快信號。

找到所需設計規則的第一個地方是信號標準文檔。 大多數標準文檔都可以免費在線獲得。 隨著您創建更多的設計，您將更加熟悉這些標準并了解設計中設置的規則。 適用于許多單端信號標準的一些最常見的 PCB 布線規則是：

匹配的長度。 對于具有源同步時鐘的總線標準或并行數據路由，您需要在一定的公差范圍內對組中的所有網絡強制進行長度匹配。 路由時，這是通過向網絡添加長度調整結構來實現的。

通過過渡。 一些標準建議限制通孔過渡的數量，以防止過度損耗、反射和其他寄生效應。

最大長度。 有時，為給定的損耗角正切值指定網絡的最大長度，以防止信號過度衰減。 如果使用的是低損耗層壓板，可以根據損耗角正切值的不同來延長長度。

清除。 跡線必須與不屬于網絡的其他對象（焊盤、組件、平面等）分開。 這確保了可制造性，減少了不必要的寄生現象，并在高壓設計中提供了 ESD 保護。

寬度和阻抗。 這兩個量相互關聯，用于高速設計中的受控阻抗。 了解如何將阻抗和布線寬度指定為 PCB 布線規則。

如果您需要將相同的 PCB 布線規則分配給一組網絡（對于單端信號組很常見），最快的方法是將一組中的所有網絡分配給一個網絡類別。 您可以從 PCB Editor 窗口中的設計→ 類型選項（見下文）訪問此功能。 將網絡分配給類別后，您可以使用 PCB 規則和約束編輯器將設計規則分配給單個網絡或網絡類別。

其他可能不適用于特定信號標準的 PCB 布線規則也可用于幫助確保您的設計井然有序。 路由拓撲和路由層限制是兩個主要示例。 對于更高級的設計，例如具有 BGA 封裝的組件，您可以使用設計規則來配置扇出策略。 處理差分對需要您自己的一套設計規則，如下一節所示。

差分對路由規則

差分對是獨一無二的，因為慢速和快速信號可以作為差分對進行路由。 無論信號是快還是慢，差分對仍然需要遵循一些通常對單端信號強制執行的設計規則。 差分對需要考慮的四個重要設計規則是：

阻抗容差。 即使你的布線長度小于臨界長度，你最好咬住子線來為差分對創建阻抗曲線，除非你的信號標準中另有規定。 其他幾何約束將取決于沿差分對的允許阻抗變化。

最大去耦長度。 這告訴你最長的距離是差分對的兩側可以保持不耦合（即相隔很遠）。 這一點很重要，因為未耦合部分看起來像阻抗不連續，因此必須足夠短。

長度匹配。 請記住，差分信號是通過獲取兩個信號之間的差異來讀取的，因此這兩個信號需要同時到達接收器。 更快的信號需要更小的長度匹配容差。

最大凈長度。 與單端信號一樣，差分信號標準可能有最大長度限制。 以CAN總線為例； 即使這是一個慢速標準，最大鏈路長度（PCB 路由+電纜）也將取決于您將在系統中使用的數據速率。

您可以在PCB 規則和約束編輯器的布線 → 差分對路由區域為上面的前兩點設置設計規則。 另外兩點可以在“高速”區域解決。

如果您使用的是高速差分對，則上面討論的任何其他標準高速設計規則都可以應用于差分對。 請注意，最簡單的方法是將相關差分對分配給差分對網絡類別，然后選擇將由每個設計規則控制的類別。

就像單端網絡一樣，在開始設置 PCB 布線規則之前，請閱讀有關信號標準的文檔。 在這里，您可以找到差分信號標準的相關設計規則信息（通常在標準的“物理層”部分）。 在開始布線差分對之前，了解如何創建阻抗曲線、將網絡分配給差分對網絡類別，以及為這些類別設置一些設計規則。

您可以按照與將設計規則添加到單端網絡和差分對相同的步驟來分配這些 PCB 布線規則。 PCB加工廠和PCB組裝廠講解單端信號和差分信號的PCB布線規則。