一种基于微带线远端串扰的高密度PCB板设计方法技术

本发明专利技术属于电气设备及电气工程技术领域，一种基于微带线远端串扰的高密度PCB板设计方法，包括以下步骤：(1)设置PCB微带线特性阻抗和微带线线宽，(2)对微带线进行高密度布局，(3)对受害线周围6条攻击线产生的串扰进行仿真分析，(4)通过调整PCB参数与微带线线间距使远端串扰系数小于5％。与现有技术相比，本发明专利技术优点在于：一种基于微带线远端串扰的高密度PCB板设计方法，可以根据微带线的远端串扰得到高密度时的PCB布局规则，在PCB设计初期解决信号完整性问题，提高PCB设计成功率，同时使PCB板高密度化，节约空间。节约空间。节约空间。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微带线远端串扰的高密度PCB板设计方法


[0001]本专利技术涉及一种基于微带线远端串扰的高密度PCB板设计方法，属于电气设备及电气工程


技术介绍

[0002]随着高频化和集成化的发展趋势，印制电路板(Printed circuit boards，PCB)传输线的串扰问题越来越严重。串扰是四类信号完整性问题之一，传输线间同时存在电场耦合和磁场耦合，在二者共同作用下就会产生串扰。目前，微带线远端串扰抑制一般包括两种方法：一是，通过添加电路元件对信号处理来减小串扰，而额外的电路元件会使PCB面积增大；二是，通过改变电路板或传输线的物理参数抑制电磁耦合，从而减小串扰，这种方法一般会增加PCB尺寸。电子产品的发展趋势是频率更高、尺寸更小，DDR5并行总线的布线布局随着高速PCB设计的发展变得更加密集，当前多数厂家能做到的PCB线宽和线间距为4mil(0.1mm)。因此，需要一种方法来得到PCB板信号层单层传输线高密度时的布局规则。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术目的是提供一种基于微带线远端串扰的高密度PCB板设计方法。本专利技术适用于高频电子线路、高速计算机等低电压、低功耗器件使用的印制电路板信号层布线的高密度设计，适用于传输线保持等长、阻抗匹配以及不考虑电源/地噪声情况，即信号完整性问题中只考虑串扰的情况，同时，一个线路板的间距取值，是在安全性、布件/布线密度、加工难度/成本之间找平衡。
[0004]为了实现上述专利技术目的，解决己有技术中存在的问题，本专利技术采取的技术方案是：一种基于微带线远端串扰的高密度PCB板设计方法，包括以下步骤：
[0005]步骤1、设置PCB微带线特性阻抗和微带线线宽，首先选择敷铜材料(FR4材料)制成的PCB板材，然后设置微带线线厚，计算微带线与地层之间的距离，选择微带线作为传输模型时，微带线特性阻抗Z0通过公式(1)进行描述，
[0006][0007]式中，ε
r
表示PCB板材的相对介电常数，h表示微带线与地层之间的距离，w表示微带线线宽，t表示微带线线厚，这里微带线特性阻抗选择为50Ω，设置微带线线宽为0.1mm，PCB板材介电常数ε
r
为4.6，微带线线厚t为0.04mm，根据公式(1)计算微带线与地层之间的距离h＝0.07mm；
[0008]步骤2、通过对微带线进行高密度布局，分别得到N条攻击线时的串扰电压，从而得到对受害线产生影响的攻击线范围，具体包括以下子步骤：
[0009](a)、在受害线同侧设置1条攻击线，信号源为1V的阶跃信号，两条微带线的线间距为0.1mm以保持高密度，对微带线平行布线长度进行扫描，得到微带线不同平行布线长度时的串扰电压；
[0010](b)、在受害线同侧分别设置N条攻击线，重复子步骤(a)得到微带线不同平行布线长度时的串扰电压；
[0011](c)、对子步骤(a)、(b)得到的串扰电压变化数据进行处理后，结果表明随着攻击线条数增加串扰电压增大，同时3条攻击线时的串扰电压和4条攻击线时的串扰电压很接近，因此在高密度布局时也只需要考虑上下3条攻击线对受害线产生的串扰；
[0012]步骤3、对受害线周围6条攻击线产生的串扰进行仿真分析，通过扫描微带线平行布线长度，得出微带线不同平行布线长度下的远端串扰电压，从而得出远端串扰系数小于5％的微带线最长平行布线长度，本专利技术中的高密度是指微带线线宽和微带线间距均为0.1mm，受害线周围设置6条攻击线，信号频率为80MHz，上升时间为1.25ns，以此作为受害线的干扰源，仿真得出微带线不同平行布线长度时的串扰电压，得出远端串扰系数小于5％的微带线最长平行布线长度为50.8mm；DDR5信号频率为3.2GHz，上升时间0.1075ns，以此作为受害线的干扰源，仿真得出微带线不同平行布线长度时的串扰电压，得出远端串扰系数小于5％的微带线最长平行布线长度为4mm；
[0013]步骤4、当信号上升时间短，使微带线最长平行布线长度与实际不符时，通过调整PCB参数与微带线线间距使远端串扰系数小于5％，具体包括以下子步骤：
[0014](a)、保持微带线线宽为0.1mm，保持微带线特性阻抗为50Ω，根据公式(1)，需要对PCB参数同时进行调整，选择介电常数ε
r
更小的PCB板材，并调整微带线线厚t和微带线与地层之间的距离h；
[0015](b)、设置微带线平行布线所需长度，扫描微带线线间距，得出微带线不同线间距时的串扰电压，然后对微带线线间距进行调整，使远端串扰系数小于5％的微带线最长平行布线长度满足布线需求。
[0016]本专利技术有益效果是：一种基于微带线远端串扰的高密度PCB板设计方法，包括以下步骤：(1)设置PCB微带线特性阻抗和微带线线宽，(2)对微带线进行高密度布局，(3)对受害线周围6条攻击线产生的串扰进行仿真分析，(4)通过调整PCB参数与微带线线间距使远端串扰系数小于5％。与现有技术相比，本专利技术优点在于：一种基于微带线远端串扰的高密度PCB板设计方法，可以根据微带线的远端串扰得到高密度时的PCB布局规则，在PCB设计初期解决信号完整性问题，提高PCB设计成功率，同时使PCB板高密度化，节约空间。
附图说明
[0017]图1是本专利技术方法步骤流程图。
[0018]图2是微带线模型图。
[0019]图3是1
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4条攻击线产生的串扰随微带线平行布线线长的变化图。
[0020]图4是信号频率为80MHz时PCB高密度布局下的微带线最长平行布线长度图。
[0021]图5是DDR5在PCB高密度布局时的串扰电压随微带线平行布线线长的变化图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0023]如图1所示，一种基于微带线远端串扰的高密度PCB板设计方法，包括以下步骤：
[0024]步骤1、设置PCB微带线特性阻抗和微带线线宽，首先选择敷铜材料(FR4材料)制成
的PCB板材，然后设置微带线线厚，计算微带线与地层之间的距离，选择微带线作为传输模型时，微带线特性阻抗Z0通过公式(1)进行描述，
[0025][0026]式中，ε
r
表示PCB板材的相对介电常数，h表示微带线与地层之间的距离，w表示微带线线宽，t表示微带线线厚，这里微带线特性阻抗选择为50Ω，设置微带线线宽为0.1mm，PCB板材介电常数ε
r
为4.6，微带线线厚t为0.04mm，根据公式(1)计算微带线与地层之间的距离h＝0.07mm。
[0027]步骤2、通过对微带线进行高密度布局，分别得到N条攻击线时的串扰电压，从而得到对受害线产生影响的攻击线范围，具体包括以下子步骤：
[0028](a)、在受害线同侧设置1条攻击线，信号源为1V的阶跃信号，信号上升时间为0.3ns，两条微带线的线间距为0.1mm以保持高密度，对微带线平行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微带线远端串扰的高密度PCB板设计方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、设置PCB微带线特性阻抗和微带线线宽，首先选择敷铜材料制成的PCB板材，然后设置微带线线厚，计算微带线与地层之间的距离，选择微带线作为传输模型时，微带线特性阻抗Z0通过公式(1)进行描述，式中，ε
r
表示PCB板材的相对介电常数，h表示微带线与地层之间的距离，w表示微带线线宽，t表示微带线线厚，这里微带线特性阻抗选择为50Ω，设置微带线线宽为0.1mm，PCB板材介电常数ε
r
为4.6，微带线线厚t为0.04mm，根据公式(1)计算微带线与地层之间的距离h＝0.07mm；步骤2、通过对微带线进行高密度布局，分别得到N条攻击线时的串扰电压，从而得到对受害线产生影响的攻击线范围，具体包括以下子步骤：(a)、在受害线同侧设置1条攻击线，信号源为1V的阶跃信号，两条微带线的线间距为0.1mm以保持高密度，对微带线平行布线长度进行扫描，得到微带线不同平行布线长度时的串扰电压；(b)、在受害线同侧分别设置N条攻击线，重复子步骤(a)得到微带线不同平行布线长度时的串扰电压；(c)、对子步骤(a)、(b)得到的串扰电压变化数据进行处理后，结果表明随着攻击线条数增加串扰电压增大，同时3条攻击线时的串扰电压和4条攻击线时的串扰电压很接近，因此在高密度布局时也只需要考虑上下...

【专利技术属性】
技术研发人员：董维杰，任冰心，解永平，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：