lvds信号在pcb上的设计要点

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1、2.  LVDS信号在PCB上的设计要点LVDS信号被广泛应用于计算机、通信以及消费电子领域，并被以PCI-Express为代表的第三代I/O标准中采用，而在我们的项目中PCI-Express信号正是采用的是LVDS信号。LVDS信号不仅是差分信号，而且还是高速数字信号。因此LVDS传输媒质不管使用的是PCB线还是电缆，都必须采取措施防止信号在媒质终端发生反射，同时应减少电磁干扰以保证信号的完整性。只要我们在布线时考虑到以上这些要素，设计高速差分线路板并不很困难。下面简要介绍LVDS信号在PCB上的设计要点：2.1

2、布成多层板有LVDS信号的电路板一般都要布成多层板。由于LVDS信号属于高速信号，与其相邻的层应为地层，对LVDS信号进行屏蔽防止干扰。对于密度不是很大的板子，在物理空间条件允许的情况下，最好将LVDS信号与其它信号分别放在不同的层。例如，在四层板中，通常可以按以下进行布层：LVDS信号层、地层、电源层、其它信号层。2.2LVDS信号阻抗计算与控制。LVDS信号的电压摆幅只有350mV,适于电流驱动的差分信号方式工作。为了确保信号在传输线当中传播时不受反射信号的影响，LVDS信号要求传输线阻抗受控，通常差分阻抗为1

3、00+/-10Ω。阻抗控制的好坏直接影响信号完整性及延迟。如何对其进行阻抗控制呢？（1）确定走线模式、参数及阻抗计算。LVDS分外层微带线差分模式和内层带状线差分模式。阻抗可以通过合理设置参数，利用相关软件计算得出。通过计算，阻抗值与绝缘层厚度成正比，与介电常数、导线的厚度及宽度成反比。（2）走平行等距线及紧耦合原则。确定走线线宽及间距后，在走线时严格按照计算出的线宽和间距，两线的间距要一直保持不变，也就是要保持平行（可以放图）。同时在计算线宽和间距时最好遵守紧耦合的原则，也就是差分对线间距小于或等于线宽。当两条

4、差分信号线距离很近时，电流传输方向相反，其磁场相互抵消，电场相互耦合，电磁辐射也要小得多。而且要两条线走在同一层，避免分层走线。因为在PCB板的实际加工过程中，由于层叠之间的层压对精确度大大低于同层蚀刻精度，以及层压过程中的介质流失，不能保证差分线的间距等于层间介质厚度，会造成层间差分对的差分阻抗变化。(3)走短线、直线。为确保信号的质量，LVDS差分对走线应该尽可能地短而直，减少布线中的过孔数，避免差分对布线太长，出现太多的拐弯，拐弯处尽量用45°或弧线，避免90°拐弯。不同差分线对间处理LVDS对走线方式的选择

5、没有限制，微带线和和带状线均可，但是必须注意要有良好的参考平面。对不同差分线之间的间距要求间隔不能太小，至少应大于3-5倍差分线间距。必要时在不同差分线对之间加地孔隔离以防止相互间的串扰。LVDS信号尽量远离其它信号。LVDS差分信号不可以跨平面分割。尽管两根差分信号互为回流路径，跨分割不会割断信号的回流，但是跨分割部分的传输线会因为缺少参考平面而导致阻抗的不连续（如图所示，其中GND1、GND2为LVDS相邻的地平面）。                            图1：差分对线接收端的匹配电阻的布局。

6、对接收端的匹配电阻到接收管脚的距离要尽量靠近。同时匹配电阻的精度要控制。对于点到点的拓扑，走线的阻抗通常控制在100Ω,但匹配电阻可以根据实际的情况进行调整。电阻的精确度最好是1％-2％。因为根据经验，10％的阻抗不匹配就会产生5％的反射。三、串行LVDS信号的仿真分析以上分析了LVDS信号设计时必须注意的事项，虽然在PCB设计的时候一般都会遵守以上的规则进行，但是为了能够提高设计的正确性和准确行必须对PCB进行信号完整行仿真，通过仿真得到信号的串扰、延时、反射和眼图波形，从而达到设计即正确的目标。信号完整性问题的

7、仿真流程是先建立元器件的仿真模型，然后进行前仿真确定布线过程的参数和约束条件，物理实现阶段按照约束条件进行设计，最后进行后仿真，验证设计是否满足设计要求。在整个流程中模型的精确性直接影响仿真的结果，而在前仿真和后仿真阶段用到的仿真分析方法对于仿真结果同样至关重要，而在本设计中采用了精确度较高的spice模型。下面结合实际的项目来说明仿真在本设计的实施过程。3.1.           PCB叠层设置由上面的分析知道，PCB板的叠层设置和信号的耦合以及阻抗计算都有着密切的关系，所以在开始PCB设计之前必须进行叠层设计

8、，然后进行信号的阻抗计算。在本设计中的叠层设计见下图：                                 图2：叠层设计由于PCB密度较高，本设计采用10层板的叠层结构，经过合理的安排叠层厚度，通过allegro计算，表面微带和内层带状线的差分线在线宽6㏕线间距6㏕时，阻抗理论计算值分别为100.1和98.8Ω。符合阻抗控制要求。3.2.