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PCB设计中的3W原则、20H原则和五五原则

【导读】3W原则是指多个高速信号线长距离走线的时候,其间距应该遵循3W原则,例如时钟线,差分线,视频、音频信号线,复位信号线及其他系统关键电路需要遵循3W原则,而并不是板上所有的布线都要强制符合3W原则。

 

3W原则

 

在PCB设计中为了减少线间串扰,应保证线间距足够大,当线中心间距不少于3倍线宽时,则可保持大部分电场不互相干扰,这就是3W规则。

 

3W原则是指多个高速信号线长距离走线的时候,其间距应该遵循3W原则,例如时钟线,差分线,视频、音频信号线,复位信号线及其他系统关键电路需要遵循3W原则,而并不是板上所有的布线都要强制符合3W原则。

 

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满足3W原则能使信号间的串扰减少70%,而满足10W则能使信号间的串扰减少近98%。

 

3W原则虽然易记,但要强调一点,这个原则成立是有先前条件的。从串扰成因的物理意义考量,要有效防止串扰,该间距与叠层高度、导线线宽相关。对于四层板,走线与参考平面高度距离(5~10mils),3W是够了;但两层板,走线与参考层高度距离(45~55mils),3W对高速信号走线可能不够。3W原则一般是在50欧姆特征阻抗传输线条件下成立。

 

一般在设计过程中因走线过密无法所有的信号线都满足3W的话,我们可以只将敏感信号采用3W处理,比如时钟信号、复位信号。

 

20H原则

 

是指电源层相对地层内缩20H的距离,当然也是为抑制边缘辐射效应。在板的边缘会向外辐射电磁干扰。将电源层内缩,使得电场只在接地层的范围内传导。有效的提高了EMC。若内缩20H则可以将70%的电场限制在接地边沿内;内缩100H则可以将98%的电场限制在内。

 

“20H规则”的采用是指要确保电源平面的边缘要比0V平面边缘至少缩入相当于两个平面间层距的20倍。

 

这个规则经常被要求用来作为降低来自0V/电源平面结构的侧边射击发射技术(抑制边缘辐射效应)。但是,20H规则仅在某些特定的条件下才会提供明显的效果。

 

这些特定条件包括有:

 

1、在电源总线中电流波动的上升/下降时间要小于1ns。

 

2、电源平面要处在PCB的内部层面上,并且与它相邻的上下两个层面都为0V平面。这两个0V平面向外延伸的距离至少要相当于它们各自与电源平面间层距的20倍。

 

3、在所关心的任何频率上,电源总线结构不会产生谐振。

 

4、PCB的总导数至少为8层或更多。

 

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五五原则

 

印制板层数选择规则,即时钟频率到5MHz或脉冲上升时间小于5ns,则PCB板须采用多层板,这是一般的规则,有的时候出于成本等因素的考虑,采用双层板结构时,这种情况下,最好将印制板的一面做为一个完整的地平面层。

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