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高速pcb布线拓扑.doc


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文档介绍:
高速PCB布线拓扑
走线的拓扑结构是指一个网络的布线顺序及布线结构。对于多负载的网络,根据实际情况,选择合适的布线拓扑结构并采取正确的“地”端接方式很重要。通常情形下,PCB走线可以选用如图所示的几种拓扑结构。

<1)点到点
  如图2<a)所示的是点到点的拓扑结构,比较简单,只要在驱动端或接收端进行适当的阻抗匹配<通常情况下使用其中的一种就够了,有的电路会出现要求同时使用两种匹配的情况),便可以得到较好的信号完整性。b5E2RGbCAP
  <2)菊花链

  当网络的整个走线长度延迟小于信号的上升或下降时间时,可采用如图<b)所示的菊花链拓扑结构,布线从驱动端开始,依次到达各接收端,在实际设计中,应使菊花链布线中分支长度尽可能短。p1EanqFDPw
  菊花链走线的优点是:
  · 占用的布线空间较小并可用单一电阻匹配终结;
  · 在控制走线的高次谐波干扰方面,效果较好.
  菊花链走线的缺点是:
  · 布通率低,不容易100%布通;
  · 不同的信号接收端,信号的接收是不同步的。
  <3)星形
  一个信号驱动器驱动多个信号接收器,并要求多个信号接收器同时接收信号时,要使用如图<c)所示的星形拓扑结构,要求每个分支的接收端负载和走线长度尽量保持一致,每条分支上一般都需要终端电阻,终端电阻的阻值应和连线的特征阻抗相匹配。这样即使在边沿速率非常快的情况下仍可以得到很好的性能。DXDiTa9E3d
  星形拓扑结构可以有效地避免时钟信号的不同步问题,但在密度很高的PCB上手工完成布线十分困难,可采用自动布线器完成星形布线。RTCrpUDGiT
  <4)远端分支

  远端分支如图<d)所示,它跟星形类似,只不过分支是靠近接收端。在这种拓扑结构中,也要限制远端分支的长度,使分支上的传输延时小于信号的上升或下降时间。5PCzVD7HxA
  <5)周期性负载
  周期性负载的拓扑结构如图<c)所示,要求每段分支的长度足够小,使分支上的传输延时小于信号的上升或下降时间。这种主干传输线和所有的分支段组合起来的结构可以被看做一段新的传输线,其特征阻抗要比原来主干传输线的特征阻抗小,传输速率也比原来的低,因此在进行阻抗匹配时要注意。jLBHrnAILg
  在实际的PCB设计过程中,对于关键信号,应通过信号完整性分析来决定采用哪一种拓扑结构。
PCB布线拓扑结构以其应用场合
常见的拓扑结构有:<1)点到点拓扑最简单的拓扑结构,单一驱动器、单一接收器。
<2)紧凑树形拓扑用最短的互连传输线将驱动器和接收器一个一个串起来,从主驱动器开始,首先用传输线连接到与该主驱动器最近的一个缓冲器上,然后在剩下的未连接缓冲器中寻找与己经连接的缓冲器最近的一个缓冲器,并将两者用传输线连接起来,依次类推,直至完成所有的缓冲器连接
<3)菊花链拓扑用最短的互连传输线把所有的缓冲器连接起来,但是每个缓冲器最多只能通过两段传输线连接到另外的两个缓冲器,从主驱动器开始,然后通过传输线连接到与主驱动器最近的缓冲器上,然后查找与该缓冲器最近的未连接缓冲器,将两者用传输线连接起来,然后再以刚加入连接的缓冲器为基准,再次查找最近的未连接缓冲器进行连接,依此类推,直至完成所有的缓冲器连接,连接完成后,从主驱动器开始,所有的缓冲器连接成链状
<4)星形拓扑从主驱动器开始,首先通过传输线完成和其它驱动器的菊花连接,然后所有的接收器都通过传输线连接到最后一个连入驱动器菊花链的那个驱动器上。如果只有一个驱动器,则这个驱动器位于星形的中央。
<5)远端簇形与星形很相似,不同之处在于最后一个连入驱动器菊花链的那个驱动器通过一段较长的传输线连接到一个“T”形节点上,然后所有的接收器也都通过传输线连接到这个“T”节点上,所有的接收器都簇笼在一起。
<6)混合拓扑是以上各常规拓扑结构的混合、交叉使用。



各种互连拓扑的特点和适用场合
网络连接究竟应该采用哪种拓扑形式,在很大程度上是由电路的要求决定的,然后才是布局、布线的方便性。
<1)点到点拓扑这种拓扑是最简单的,布局布线上都很容易实现,易于实现阻抗控制。普通低速网络是否能采用用点到点拓扑,完全看电路的需求;而高速和超高速的互连,很多情况下必需要求点到点的互连,如高速串行信号的互连,以最小化阻抗不连续带来的影响;精确定时的时钟信号也不允许有分叉存在,因为分叉带来的阻抗不连续会引起附加抖动。
<2)紧凑树形拓扑这种拓扑总的互连线长度是最短的,只适用于低速、不用阻抗控制的信号,比如在没有电源层的情况下,电源的布线就可以采用这种拓扑。
<3)菊花链拓扑一般而言,对于多负载的总线系统常采用菊花链拓扑,并在最远端的负载处进行适当的终结。菊花链拓扑的优势在于易于
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