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PCB设计到底哪些信号需要满足“3W原则”?

PCB线路板打样 来源:搜狐 作者:Ameya360 2020-12-09 14:39 次阅读

本文主要介绍PCB设计中常见的“3W原则”。

什么是“3W原则”

PCB设计时,为了减少线间串扰,经常会听说“3W原则”、“20H原则”、“五五规则”等,下面就具体来介绍一下3W原则。3W原则其实就是为了减小串扰,让走线与走线之间保持3倍线宽的间距,这就是所谓的3W规则。

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为什么选择“3W”

正常情况下,如果可以保证两条走线的间距足够大,是可以消除串扰的,但是实际设计中没法实现线间距足够大,因此就出现了“走线间距与串扰”之间的平衡,而当线中心间距不小于3倍线宽时,就可保持大部分电场不互相干扰了,满足3W原则能使信号间的串扰减少65~70%,而满足10W则能使信号间的串扰减少近98%。

下面是针对NEXT和FEXT相对于走线间距的仿真,线宽均为5mil。

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从串扰成因的角度考虑,要有效防止串扰,该间距与叠层高度、导线线宽均有关系。对于下面的1.6mm的常规四层板,中间两层为平面层,走线与参考平面间的距离约为(5~10mil),对于5mil线宽,3W是可以满足的;但对于1.6mm的两层板,走线与参考层的距离可能得到(50~60mil),对于5mil的线宽,3W对高速信号走线显然是不够的。

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因此3W原则是基于一定条件的一个折中选择,有时可能3W就足够了,有时可能需要更宽的间距。

为了将串扰限制在可接受的范围内,对于带状线,一般要求走线的间距最好大于走线到参考平面的距离;对于微带线,一般要求走线的间距最好大于走线到参考平面距离的两倍。

哪些信号需要遵循“3W原则”

根据上面的分析,那么在实际PCB设计时,到底哪些信号需要满足“3W原则”呢,哪些信号又不需要呢?

对于两层板,由于密度不大,信号速率不高(如果不是,那肯定不会选两层板了),在满足工艺及阻抗的情况下,走线尽量粗,间距尽量远即可。

对于多层板,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,高速信号线,复位信号线及其他系统关键信号线需要遵循3W原则,对于某些要求较高的信号线,可能还需要满足5W原则,而对于普通的信号线,则根据布线密度适时调整走线间距,并不是板上所有的布线都要强制符合3W原则。

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编辑:hfy

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