淺析普通點對點布線技術(shù)

2、點對點布線的EMI

EMI代表電磁干擾。開放電流的環(huán)路，比如在導(dǎo)線繞接產(chǎn)品中，將會立刻被標上大大的戲色EMI警示。傳輸快速變化電流的大電流環(huán)路會產(chǎn)生瞬變的磁場。來自這些環(huán)路的磁場直接輻射到FCC技術(shù)人員的檢測天線中，他們將拒絕給你的數(shù)字產(chǎn)品頒發(fā)合格證明。

傳輸線極大地減少了EMI。它通過限制信號返回電流的流動路徑來達到這一目的。對于普通的導(dǎo)線，電流從一個邏輯驅(qū)動器的信號線流出，然后以某種方式沿著電源返回。這兩個路徑之間的距離，或者說它們之間的總環(huán)路面積，也許是幾個平方英寸。依照FCC測試規(guī)程，由此而產(chǎn)生的磁場直接與信號電流環(huán)路的總面積成正比。

傳輸線結(jié)構(gòu)保證了信號返回電流緊貼著信號輸出路徑。產(chǎn)生的實現(xiàn)電流環(huán)路面積非常小，由輸出和返回電流路徑產(chǎn)生的磁場相互抵消，極大地減少了EMI問題。

參考圖4.2，一個印刷電路板上的信號走線位于完整接地平面上方0.005IN處，其電流環(huán)路面積比位于接地平而上方0.2IN的開放導(dǎo)線小40倍。對于相同的信號上升時間，這樣一個印刷電路板的每條走線輻射的電磁能量比NEWCO原型機的每條導(dǎo)線小32DB。

3、點對點布線中的串擾

如圖4.3所示，由于變化磁場的作用而產(chǎn)生串擾。由流經(jīng)環(huán)路A的電流產(chǎn)生的一些磁力線穿過了環(huán)路B。因此，環(huán)路A中的電流變化改變了由環(huán)路B所包圍的磁能量。環(huán)路B中磁能量的變化感應(yīng)產(chǎn)生了環(huán)路B上的噪聲電壓，稱為串擾。環(huán)路A的電流變化與環(huán)路B的電壓成比例，其比例常數(shù)稱為環(huán)路A和B之間的互感，用符號LM表示。

在調(diào)整條件下的導(dǎo)線繞接系統(tǒng)中，患擾是一個主要的問題。讓我們來計算NEWCO會有多大的串擾。假設(shè)有兩個相鄰的環(huán)路，每個4IN長。0.2IN高，平行間距0.1IN。

可以用上式中的電感值作為傳輸導(dǎo)線的電感。

H=0.2（距地平面的高度）
S=0.1（兩線之間的距離）
L=89NH（一條導(dǎo)線的電感）

其中，LM=兩線之間的互感

這一數(shù)值與單個網(wǎng)絡(luò)的自感相當。這就是說，兩個網(wǎng)絡(luò)將會高度地耦合，預(yù)計會出現(xiàn)大量的串擾。

串擾計算的下一步是找出驅(qū)動環(huán)路的最大DI/DT，并乘互感值得到串擾電壓值。在此，我們最好的推測是負載電容上接收信號的實際上升時間是3.6NS（這是最大過沖所需的時間）。把這個數(shù)值代入到下式：

計算得出串擾為12%（0.46V）

你感到驚訝嗎？僅4IN的相鄰導(dǎo)線就產(chǎn)生了460MV的串擾。在0.1IN的半徑內(nèi)，一個好的技術(shù)人員能輕易地將10或20根導(dǎo)線綁在一起。來自每根導(dǎo)線的串擾會線性地疊加。來自10根鄰近導(dǎo)線的串擾將達到50%，足以引起嚴重的差錯。

在構(gòu)造高速總線時，采用大捆的平行導(dǎo)線從一處連到另一處的做法是很可怕的，技術(shù)人員為了能看到清楚寫在每個芯片背面的引腳號，他們喜歡把芯片之間的導(dǎo)線歸擾到一起，這個習(xí)慣使串擾問題更加惡化。直接的對點對點邊線，把導(dǎo)線下壓，以盡可能地貼近接地平面，比集中或捆綁導(dǎo)線要好得多。

當項目終止的時候，NEWCO放棄了它的原型機，甚至從來沒有讓它完全運行過來，他們浪費了好幾個星期的寶貴設(shè)計時間，而且沒能在印刷電路布局之前驗證設(shè)計中的關(guān)鍵問題。