硬件工程--高速信号阻抗设计标准

对于硬件工程师，除了功能设计外，还必须掌握信号时间序、阻抗设计标准等。具体实施细节只不过是组件的布局等，相关PCB原理图的设计规范之前已经讲解过了，今天就来说说一些具体的信号走线时应该遵循哪些规则！
一、 HDMI信号

1. 等长:
四对差异等长，以保证时间顺序；//其实HDMI信号没有严格要求差异对间等长
等长误差： 对内： 5mil;
对间: 10mil;
对间距：至少15mil

2. 等长修正方法：
a.差分线终点不匹配处绕线：

b.等长绕线的差异Gap宽度满足4W，A长度是线宽的3倍：

c.临近GND层线，如果空间足够，包地处理；包地线距离差分线间距达到差分线宽度的3倍，铺铜离差分线20mil：

d.地孔放置在信号换层附近，提供最新回路：

3. 阻抗要求：
差分阻抗：100mil； 单端阻抗：50mil

PCB设计的目的是尽量减少非连续性阻抗，消除反射；其余不可避免的非连续性集中在一起；

4.非连续位置可能发生：
A.HDMI焊盘处的连接器；
B.过孔、阻容器盘或IC引脚处；
C.围绕物体布线分离的信号

5.匹配电阻：
信号的匹配电阻起防ESD功能和微调阻抗通常靠近插座，两个电阻必须并排放置，不能一前一后；

注意事项:
差分线下应为完整的参考平面(电源层/地层)，尽量避免跨分割；
尽量使用尺寸最小的信号线过孔和HDMI由于对100差动阻抗0差动阻抗的影响较小；
较大的过孔和焊盘可能导致阻抗下降，建议使用过孔8mil/16mil,或8mil/18mil

6.ESD处理:
ESD设备必须靠近HDMI端子放置；考虑到工艺要求，间距可以是烙铁头的厚度

二、DVI信号

1. 差动阻抗
接收器的差动阻抗为100±20Ω，但装配线的阻抗应小于此变化，因此预设为100±10Ω；

2. 同模阻抗
理想的同模阻抗为33±10Ω

3. 特性阻抗：单端50，差100；
信号换层时，距离过孔50mil回流增加回流孔；
信号长度最长不超过8000mil；
每个信号不超过两个过孔；
必须参考信号GND层；
间距大于等于15mil；

三、VGA
1. layout注意：
接线顺序：先π型滤波，正在经过ESD设备，最后到VGA接口；
R、G、B信号走在一起，其次是VSYNC、HSYNC；均需加粗，包地处理；
R、G、B信号间的安全距离一般为20mil，需要等长处理；
R、G、B其他信号的信号原理，特别是高速信号；
R、G、B信号换层打孔，附近需要增加回流孔；
所有经过ESD必须通过设备的信号ESD器件的PIN脚，无分支；

四、SATA
1. 等长规则：
差分组中的误差，±5mil；
差分组间误差，±5mil；
两组之间的间距至少为15mil，至少与其他信号或灌铜相距15mil；
长度限制：3000mil

2. 阻抗：
差分阻抗，100Ω±10%

五、网络
1. 阻抗：
差分阻抗：100Ω±10%

2. 等长规则：
差分组中的误差，±5mil；
差分组间误差，±5mil；
长度限制：4000mil

3. 四对差异信号与其他高速信号走在一起（USB，CLK等）保持50mil以上间距；

六、USB

1. 差分阻抗：90Ω（±10%）
2. 距离其他信号线和灌铜至少200个距离mil；
3. 如果使用保护地，保护地的线宽至少为100mil；保护地与信号地之间的间距至少为25mil；
4. 总长度限制，1800mil；
5. 其电流大概500mA，电源管教线宽至少300mil

七、PCIE
1. 阻抗：
单端50，差分100
2. 等长规则：
差分对内误差，±5mil；
差异不需要等长；
时钟信号长度控制在2450-2500mil；其他信号长度不超过1500mil
3. 走线间距：
两组收发信号保证20mil以上间距；
收发信号分层走；如果不能分层走，收发信号间至少保证30mil间距；
差异对之间的距离、差异对和所有非PCIE信号距离为20mil；
当PCIE信号对接线换层时，应在靠近信号的过孔处放置地孔，建议每对信号放置1-3个地孔；
PCIE差异为25/14过孔，应对称放置；
SCL等待信号无法穿越PCIE主芯片