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老硬件工程師經(jīng)驗(yàn):MIPI線 & PCB布線的技巧

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發(fā)表于 2022-4-20 14:58:09 | 只看該作者 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
技術(shù)干貨,是老工程師花了很多年的時(shí)間,在一次次的實(shí)踐中總結(jié)下來(lái)的。
說(shuō)是省下新手約(嚴(yán)謹(jǐn))365天的試錯(cuò)時(shí)間,不過(guò)分吧+ n9 G) z! o1 `' T$ M2 S  d/ D
下文順序:MIPI信號(hào)走線相關(guān)要求、各類信號(hào)布線注意事項(xiàng)

MIPI信號(hào)走線相關(guān)要求
MIPI總線在目前的移動(dòng)設(shè)備手機(jī)/平板的LCD或者Camera應(yīng)用的十分廣泛。
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以下是MIPI信號(hào)走線規(guī)則一些Checklist
1.阻抗要求:
MIPI的差分線阻抗控制標(biāo)準(zhǔn)是100Ω;
誤差不能大于±10%;
走線避免直角,以免產(chǎn)生反射,影響高速傳輸性能;
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2.參考層:
MIPI信號(hào)線下方一定要有參考層(推薦用地層),且一定要保證參考層的連續(xù)性。
即:在MIPI信號(hào)線下方的參考層不能被分割或有間隙,不能被其它走線截?cái)?/div>
最好是有一整片的地層,如果做不到,至少要保證MIPI信號(hào)線下方的參考層比MIPI信號(hào)層每邊要寬4W以上(W即MIPI信號(hào)線走線寬度);
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3.等長(zhǎng):
MIPI線對(duì)之間的長(zhǎng)度誤差要控制在10mil以內(nèi)(嚴(yán)格控制等長(zhǎng)誤差在5mil以內(nèi))。
線對(duì)與線對(duì)之間的長(zhǎng)度誤差控制在100mil以內(nèi);
等長(zhǎng)是為了保證兩個(gè)差分信號(hào)能同時(shí)到達(dá)接收端。
在做等長(zhǎng)時(shí),要注意對(duì)稱性,繞蛇形線時(shí)不能太密集,應(yīng)為4W,等長(zhǎng)盡量在焊盤附近解決,以倒角形式來(lái)走線,不能隨意改變線寬和線距;

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4.對(duì)稱性:
MIPI線始終保持等長(zhǎng)和等距。
對(duì)稱是為了保證走線阻抗一致,減少反射。對(duì)稱性不好會(huì)使信號(hào)失真,導(dǎo)致不穩(wěn)定或無(wú)圖;
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5.等距:
在MIPI走線時(shí),一般要保證DP/DN在走線的過(guò)程中保持等距,保證一定的耦合程度,在走線時(shí),線對(duì)之間要保持2W的距離;
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6.遠(yuǎn)離干擾:
MIPI線對(duì)之間要保持至少2W以上的間距,MIPI信號(hào)線應(yīng)遠(yuǎn)離其它高速、高頻信號(hào)(并行數(shù)據(jù)線、時(shí)鐘線等),至少保持3W以上的距離且絕不能平行走線。
對(duì)開關(guān)電源這一類的干擾源更應(yīng)遠(yuǎn)離。

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7.過(guò)孔:
MIPI信號(hào)線盡量不要打過(guò)孔,如有過(guò)孔則線對(duì)上的兩根線都要有(保持對(duì)稱性),信號(hào)線換層后參考層也要在靠近信號(hào)線的過(guò)孔處打孔換層。
MIPI差分走線的設(shè)計(jì)中最重要的規(guī)則就是匹配線長(zhǎng),其它的規(guī)則都可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)際應(yīng)用靈活處理。

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各類信號(hào)布線注意事項(xiàng)
1.差分信號(hào)
高速串行總線的普及,使得單板上差分信號(hào)越來(lái)越多,對(duì)高速差分信號(hào)的處理主要有以下布線要求:
  • 各類差分線的阻抗要求是不同的,根據(jù)設(shè)計(jì)要求,通過(guò)阻抗計(jì)算軟件計(jì)算出差分阻抗和對(duì)應(yīng)的線寬間距,并設(shè)置到約束管理器。
  • 差分線通過(guò)互相耦合來(lái)減少共模干擾,在條件許可的情況下要盡可能平行布線,兩根線中線不能有過(guò)孔或其他信號(hào)。
  • 差分對(duì)需要嚴(yán)格控制相位,所以對(duì)內(nèi)需要嚴(yán)格控制等長(zhǎng)。
  • 為減少損耗,高速差分線換層時(shí)可以在換層孔的附近添加過(guò)孔。
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2.高速總線
DDR FSB等高速總線的共同特征就是一般都分為數(shù)據(jù)、地址、時(shí)鐘、控制、命令等不同種類的信號(hào),并且有相應(yīng)的時(shí)序操作關(guān)系。
在布線的時(shí)候需要考慮對(duì)這些種類進(jìn)行區(qū)分,并了解時(shí)序要求進(jìn)行等長(zhǎng)控制。
對(duì)高速總線的處理主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
1.阻抗控制:
各類總線的阻抗要求略有不同,可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求,通過(guò)阻抗計(jì)算軟件來(lái)計(jì)算出相應(yīng)的阻抗設(shè)計(jì)方案。
2.同組同層:
同一組信號(hào)需要走在一起,條件允許的情況下,盡量走在同一層,這樣使得同一組信號(hào)的周圍環(huán)境也會(huì)比較相似,包括過(guò)孔的長(zhǎng)度和過(guò)孔的STUB也是一致的,在控制時(shí)序的時(shí)候也相對(duì)比較容易些。
同時(shí)同組同層也是串?dāng)_控制的需要。
3.時(shí)序等長(zhǎng):
按照時(shí)序要求做等長(zhǎng)控制。

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3.時(shí)鐘線
時(shí)鐘的處理方法也是在PCB布線時(shí)需要特別重視的。
有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工程師會(huì)在一開始就理清時(shí)鐘線,明確各種時(shí)鐘之間的關(guān)系,布線的時(shí)候就能處理得更好。
并且時(shí)鐘信號(hào)也經(jīng)常是emc設(shè)計(jì)的難點(diǎn),需要過(guò)EMC測(cè)試指標(biāo)的項(xiàng)目要尤其注意。
時(shí)鐘線除了常規(guī)的阻抗控制和等長(zhǎng)要求外,還需要注意以下問(wèn)題:
  • 時(shí)鐘線盡量選擇優(yōu)選布線層。
  • 時(shí)鐘信號(hào)盡量不要跨份額,更不要沿著分割區(qū)布線。
  • 注意時(shí)鐘信號(hào)與其他信號(hào)的間距,至少滿足3W。
  • 有EMC要求的設(shè)計(jì),較長(zhǎng)的時(shí)鐘線盡量選擇內(nèi)層布線。
  • 注意時(shí)鐘信號(hào)的端接匹配
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& I$ D4 P( E* x8 o" Y4.模擬信號(hào)
模擬信號(hào)的主要特點(diǎn)是抗干擾性差,布線時(shí)主要考慮對(duì)模擬信號(hào)的保護(hù)。
對(duì)模擬信號(hào)的處理主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
  • 為增加其抗干擾能力,走線要盡量短。
  • 部分模擬信號(hào)可以放棄阻抗要求,走線可以適當(dāng)加粗。
  • 限定布線區(qū)域,盡量在模擬區(qū)域內(nèi)完成布線,遠(yuǎn)離數(shù)字信號(hào)。
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: n- q7 Q$ j* m0 P, B5 `5.接口信號(hào)
常見的接口有RJ-45、USB、HDMI等,有高速的也有低速的,在此舉一個(gè)最常見的接口,網(wǎng)口的處理方式。
在布線方面除了需要遵循高速差分的布線原則外還需要注意:
  • RJ-45本身接機(jī)殼地(保護(hù)地PGND),此地平面要從變壓器下面開始與單板內(nèi)部數(shù)字地隔離,變壓器中間對(duì)應(yīng)的所有層建議掏空。
  • 所有外來(lái)信號(hào)都不得在變壓器下方布線,更不允許信號(hào)從初、次級(jí)中間穿過(guò)。
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看到這里,我想你已經(jīng)開始手癢癢了吧# Z& [" O2 R; C, k1 n
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文章名稱:PCB走線規(guī)則與各類信號(hào)布線注意事項(xiàng)
文章作者:攻城獅晨哲
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很給力的資料,感謝樓主的分享。

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發(fā)表于 2022-4-21 21:04:22 | 只看該作者
非常有用的資料,mark一下!

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