1、如何處理實際布線中的一些理論沖突的問題

　　問：在實際布線中，很多理論是相互沖突的;例如： 1。處理多個模/數地的接法：理論上是應該相互隔離的，但在實際的小型化、高密度布線中，由于空間的局限或者絕對的隔離會導致小信號模擬地走線過長，很難實現理論的接法。我的做法是：將模/數功能模塊的地分割成一個完整的孤島，該功能模塊的模/數地都連接在這一個孤島上。再通過溝道讓孤島和“大”地連接。不知這種做法是否正確？2。理論上晶振與CPU的連線應該盡量短，由于結構布局的原因，晶振與CPU的連線比較長、比較細，因此受到了干擾，工作不穩定，這時如何從布線解決這個問題？諸如此類的問題還有很多，尤其是高速PCB布線中考慮EMC、EMI問題，有很多沖突，很是頭痛，請問如何解決這些沖突？

　　答：1. 基本上， 將模/數地分割隔離是對的。 要注意的是信號走線盡量不要跨過有分割的 地方（moat）， 還有不要讓電源和信號的回流電流路徑（returning current path）變太大。

　　2. 晶振是模擬的正反饋振蕩電路， 要有穩定的振蕩信號， 必須滿足loop gain與phase的規范， 而這模擬信號的振蕩規范很容易受到干擾， 即使加ground guard traces可能也無法完全隔離干擾。 而且離的太遠， 地平面上的噪聲也會影響正反饋振蕩電路。 所以， 一定要將晶振和芯片的距離進可能靠近。

　　3. 確實高速布線與EMI的要求有很多沖突。但基本原則是因EMI所加的電阻電容或ferrite bead， 不能造成信號的一些電氣特性不符合規范。 所以， 最好先用安排走線和PCB疊層的技巧來解決或減少EMI的問題， 如高速信號走內層。 最后才用電阻電容或ferrite bead的方式， 以降低對信號的傷害。

　　2。在高速設計中，如何解決信號的完整性問題？差分布線方式是如何實現的？對于只有一個輸出端的時鐘信號線，如何實現差分布線？

　　答：信號完整性基本上是阻抗匹配的問題。而影響阻抗匹配的因素有信號源的架構和輸出阻抗（output impedance），走線的特性阻抗，負載端的特性，走線的拓樸（topology）架構等。解決的方式是靠端接（termination）與調整走線的拓樸。差分對的布線有兩點要注意，一是兩條線的長度要盡量一樣長，另一是兩線的間距（此間距由差分阻抗決定）要一直保持不變，也就是要保持平行。平行的方式有兩種，一為兩條線走在同一走線層（side-by-side），一為兩條線走在上下相鄰兩層（over-under）。一般以前者side-by-side 實現的方式較多。 要用差分布線一定是信號源和接收端也都是差分信號才有意義。所以對只有一個輸出端的時鐘信號是無法使用差分布線的。

　　3。關于高速差分信號布線

　　問：在pcb上靠近平行走高速差分信號線對的時候，在阻抗匹配的情況下，由于兩線的相互耦合，會帶來很多好處。但是有觀點認為這樣會增大信號的衰減，影響傳輸距離。是不是這樣，為什么？我在一些大公司的評估板上看到高速布線有的盡量靠近且平行，而有的卻有意的使兩線距離忽遠忽近，我不懂那一種效果更好。我的信號1GHz以上，阻抗為50歐姆。在用軟件計算時，差分線對也是以50歐姆來計算嗎？還是以100歐姆來算？接收端差分線對之間可否加一匹配電阻？

　　答：會使高頻信號能量衰減的原因一是導體本身的電阻特性 （conductor loss）， 包括集膚效應（skin effect）， 另一是介電物質的dielectric loss。這兩種因子在電磁理論分析傳輸線效應（transmission line effect）時， 可看出他們對信號衰減的影響程度。差分線的耦合是會影響各自的特性阻抗， 變的較小， 根據分壓原理（voltage divider）這會使信號源送到線上的電壓小一點。 至于， 因耦合而使信號衰減的理論分析我并沒有看過， 所以我無法評論。 對差分對的布線方式應該要適當的靠近且平行。所謂適當的靠近是因為這間距會影響到差分阻抗（differential impedance）的值， 此值是設計差分對的重要參數。需要平行也是因為要保持差分阻抗的一致性。 若兩線忽遠忽近， 差分阻抗就會不一致， 就會影響信號完整性（signal integrity）及時間延遲（timing delay）。 差分阻抗的計算是 2（Z11 – Z12）， 其中， Z11是走線本身的特性阻抗， Z12是兩條差分線間因為耦合而產生的阻抗， 與線距有關。 所以， 要設計差分阻抗為100歐姆時， 走線本身的特性阻抗一定要稍大于50歐姆。 至于要大多少， 可用仿真軟件算出來。

　　4。問：要提高抗干擾性，除了模擬地和數字地分開只在電源一點連接，加粗地線和電源線外，希望專家給一些好的意見和建議！

　　答：除了地要分開隔離外， 也要注意模擬電路部分的電源， 如果跟數字電路共享電源， 最好要加濾波線路。 另外， 數字信號和模擬信號不要有交錯， 尤其不要跨過分割地的地方（moat）。

　　5。 關于高速PCB設計中信號層空白區域敷銅接地問題

　　問：在高速PCB設計中，信號層的空白區域可以敷銅，那么多個信號層的敷銅是都接地好呢， 還是一半接地，一半接電源好呢？

　　答：般在空白區域的敷銅絕大部分情況是接地。 只是在高速信號線旁敷銅時要注意敷銅與信號線的距離， 因為所敷的銅會降低一點走線的特性阻抗。 也要注意不要影響到它層的特 性阻抗， 例如在dual stripline的結構時。