有兩種方法能使高速PCB電路在相對(duì)長(zhǎng)的線上工作而無(wú)嚴(yán)重的波形失真，TTL對(duì)快速下降邊沿采用肖特基二極管箝位方法，使過(guò)沖量被箝制在比地電位低一個(gè)二極管壓降的電平上，這就減少了后面的反沖幅度，較慢的上升邊緣允許有過(guò)沖，但它被在電平“H”狀態(tài)下電路的相對(duì)高的輸出阻抗（50～80Ω）所衰減。此外，由于電平“H”狀態(tài)的抗擾度較大，使反沖問(wèn)題并不十分突出，對(duì)HCT系列的器件，若采用肖特基二極管箝位和串聯(lián)電阻端接方法相結(jié)合，其改善的效果將會(huì)更加明顯。

        當(dāng)沿信號(hào)線有扇出時(shí)，在較高的位速率和較快的邊沿速率下，上述介紹的TTL整形方法顯得有些不足。因?yàn)榫€中存在著反射波，它們?cè)诟呶凰俾氏聦②呌诤铣桑瑥亩鹦盘?hào)嚴(yán)重失真和抗干擾能力降低。因此，為了解決反射問(wèn)題，在ECL系統(tǒng)中通常使用另外一種方法：線阻抗匹配法。用這種方法能使反射受到控制，信號(hào)的完整性得到保證。

        嚴(yán)格他說(shuō)，對(duì)于有較慢邊沿速度的常規(guī)TTL和CMOS器件來(lái)說(shuō)，傳輸線并不是十分需要的。對(duì)有較快邊沿速度的高速ECL器件，傳輸線也不總是需要的。但是當(dāng)使用傳輸線時(shí)，它們具有能預(yù)測(cè)連線時(shí)延和通過(guò)阻抗匹配來(lái)控制反射和振蕩的優(yōu)點(diǎn)。

        1.決定是否采用傳輸線的基本因素有以下五個(gè)。它們是：（1）系統(tǒng)信號(hào)的沿速率，（2）連線距離，（3）容性負(fù)載（扇出的多少），（4）電阻性負(fù)載（線的端接方式）；（5）允許的反沖和過(guò)沖百分比（交流抗擾度的降低程度）。

        2．傳輸線的幾種類型

        （1）同軸電纜和雙絞線：它們經(jīng)常用在系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的連接。同軸電纜的特性阻抗通常有50Ω和75Ω，雙絞線通常為110Ω。

        （2）PCB上的微帶線

        微帶線是一根帶狀導(dǎo)（信號(hào)線）．與地平面之間用一種電介質(zhì)隔離開(kāi)。如果線的厚度、寬度以及與地平面之間的距離是可控制的，則它的特性阻抗也是可以控制的。微帶線的特性阻抗Z0為：

        式中：Er為印制板介質(zhì)材料的相對(duì)介電常數(shù)

        6為介電質(zhì)層的厚度

        W為線的寬度

        t為線的厚度

        單位長(zhǎng)度微帶線的傳輸延遲時(shí)間，僅僅取決于介電常數(shù)而與線的寬度或間隔無(wú)關(guān)。

        （3）PCB中的帶狀線

        帶狀線是一條置于兩層導(dǎo)電平面之間的電介質(zhì)中間的銅帶線。如果線的厚度和寬度、介質(zhì)的介電常數(shù)以及兩層導(dǎo)電平面間的距離是可控的，那么線的特性阻抗也是可控的，帶狀線的特性阻抗乙為：

        式中：b是兩塊地線板間的距離

        W為線的寬度

        t為線的厚度

        同樣，單位長(zhǎng)度帶狀線的傳輸延遲時(shí)間與線的寬度或間距是無(wú)關(guān)的；僅取決于所用介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。

        3．端接傳輸線

        在一條線的接收端用一個(gè)與線特性阻抗相等的電阻端接，則稱該傳輸線為并聯(lián)端接線。它主要是為了獲得最好的電性能，包括驅(qū)動(dòng)分布負(fù)載而采用的。

        有時(shí)為了節(jié)省電源消耗，對(duì)端接的電阻上再串接一個(gè)104電容形成交流端接電路，它能有效地降低直流損耗。

        在驅(qū)動(dòng)器和傳輸線之間串接一個(gè)電阻，而線的終端不再接端接電阻，這種端接方法稱之為串聯(lián)端接。較長(zhǎng)線上的過(guò)沖和振鈴可用串聯(lián)阻尼或串聯(lián)端接技術(shù)來(lái)控制。串聯(lián)阻尼是利用一個(gè)與驅(qū)動(dòng)門輸出端串聯(lián)的小電阻（一般為10～75Ω）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種阻尼方法適合與特性阻抗來(lái)受控制的線相聯(lián)用（如底板布線，無(wú)地平面的電路板和大多數(shù)繞接線等。

        串聯(lián)端接時(shí)串聯(lián)電阻的值與電路（驅(qū)動(dòng)門）輸出阻抗之和等于傳輸線的特性阻抗。串聯(lián)聯(lián)端接線存在著只能在終端使用集總負(fù)載和傳輸延遲時(shí)間較長(zhǎng)的缺點(diǎn)。但是，這可以通過(guò)使用多余串聯(lián)端接傳輸線的方法加以克服。

        4．非端接傳輸線

        如果線延遲時(shí)間比信號(hào)上升時(shí)間短得多，可以在不用串聯(lián)端接或并聯(lián)端接的情況下使用傳輸線，如果一根非端接線的雙程延遲（信號(hào)在傳輸線上往返一次的時(shí)間）比脈沖信號(hào)的上升時(shí)間短，那么由于非端接所引起的反沖大約是邏輯擺幅的15％。最大開(kāi)路線長(zhǎng)度近似為：

        Lmax＜tr/2tpd

        式中：tr為上升時(shí)間

        tpd為單位線長(zhǎng)的傳輸延遲時(shí)間

        5．幾種端接方式的比較

        并聯(lián)端接線和串聯(lián)端接線都各有優(yōu)點(diǎn)，究竟用哪一種，還是兩種都用，這要看設(shè)計(jì)者的愛(ài)好和系統(tǒng)的要求而定。

        并聯(lián)端接線的主要優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)速度快和信號(hào)在線上傳輸完整無(wú)失真。長(zhǎng)線上的負(fù)載既不會(huì)影響驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)線的驅(qū)動(dòng)門的傳輸延遲時(shí)間，又不會(huì)影響它的信號(hào)邊沿速度，但將使信號(hào)沿該長(zhǎng)線的傳輸延遲時(shí)間增大。在驅(qū)動(dòng)大扇出時(shí)，負(fù)載可經(jīng)分支短線沿線分布，而不象串聯(lián)端接中那樣必須把負(fù)載集總在線的終端。

        串聯(lián)端接方法使電路有驅(qū)動(dòng)幾條平行負(fù)載線的能力，串聯(lián)端接線由于容性負(fù)載所引起的延遲時(shí)間增量約比相應(yīng)并聯(lián)端接線的大一倍，而短線則因容性負(fù)載使邊沿速度放慢和驅(qū)動(dòng)門延遲時(shí)間增大，但是，串聯(lián)端接線的串?dāng)_比并聯(lián)端接線的要小，其主要原因是沿串聯(lián)端接線傳送的信號(hào)幅度僅僅是二分之一的邏輯擺幅，因而開(kāi)關(guān)電流也只有并聯(lián)端接的開(kāi)關(guān)電流的一半，信號(hào)能量小串?dāng)_也就小。

        五、PCB板的布線技術(shù)

        做PCB時(shí)是選用雙面板還是多層板，要看最高工作頻率和電路系統(tǒng)的復(fù)雜程度以及對(duì)組裝密度的要求來(lái)決定。在時(shí)鐘頻率超過(guò)200MHZ時(shí)最好選用多層板。如果工作頻率超過(guò)350MHz，最好選用以聚四氟乙烯作為介質(zhì)層的印制電路板，因?yàn)樗母哳l衰耗要小些，寄生電容要小些，傳輸速度要快些，還由于Z0較大而省功耗，對(duì)印制電路板的走線有如下原則要求

        （1）所有平行信號(hào)線之間要盡量留有較大的間隔，以減少串?dāng)_。如果有兩條相距較近的信號(hào)線，最好在兩線之間走一條接地線，這樣可以起到屏蔽作用。

        （2）設(shè)計(jì)信號(hào)傳輸線時(shí)要避免急拐彎，以防傳輸線特性阻抗的突變而產(chǎn)生反射，要盡量設(shè)計(jì)成具有一定尺寸的均勻的圓弧線。

        （3）印制線的寬度可根據(jù)上述微帶線和帶狀線的特性阻抗計(jì)算公式計(jì)算，印制電路板上的微帶線的特性阻抗一般在50～120Ω之間。要想得到大的特性阻抗，線寬必須做得很窄。但很細(xì)的線條又不容易制作。綜合各種因素考慮，一般選擇68Ω左右的阻抗值比較合適，因?yàn)檫x擇68Ω的特性阻抗，可以在延遲時(shí)間和功耗之間達(dá)到最佳平衡。一條50Ω的傳輸線將消耗更多的功率；較大的阻抗固然可以使消耗功率減少，但會(huì)使傳輸延遲時(shí)間憎大。由于負(fù)線電容會(huì)造成傳輸延遲時(shí)間的增大和特性阻抗的降低。但特性阻抗很低的線段單位長(zhǎng)度的本征電容比較大，所以傳輸延遲時(shí)間及特性阻抗受負(fù)載電容的影響較小。具有適當(dāng)端接的傳輸線的一個(gè)重要特征是，分枝短線對(duì)線延遲時(shí)間應(yīng)沒(méi)有什么影響。當(dāng)Z0為50Ω時(shí)。分枝短線的長(zhǎng)度必須限制在2．5cm以內(nèi)．以免出現(xiàn)很大的振鈴。

        （4）對(duì)于雙面板（或六層板中走四層線）．電路板兩面的線要互相垂直，以防止互相感應(yīng)產(chǎn)主串?dāng)_。

        （5）印制板上若裝有大電流器件，如繼電器、指示燈、喇叭等，它們的地線最好要分開(kāi)單獨(dú)走，以減少地線上的噪聲，這些大電流器件的地線應(yīng)連到插件板和背板上的一個(gè)獨(dú)立的地總線上去，而且這些獨(dú)立的地線還應(yīng)該與整個(gè)系統(tǒng)的接地點(diǎn)相連接。

        （6）如果板上有小信號(hào)放大器，則放大前的弱信號(hào)線要遠(yuǎn)離強(qiáng)信號(hào)線，而且走線要盡可能地短，如有可能還要用地線對(duì)其進(jìn)行屏蔽。

ps:部分圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們刪除