CN100471365C - 一种印刷电路板的布线方法及印刷电路板 - Google Patents

Abstract

本发明适用于印刷电路板制作领域，提供了一种印刷电路板的布线方法及印刷电路板，所述印刷电路板上设置有多个接收器件，所述接收器件的管脚焊盘之间通过传输线连接，所述方法包括：在所述接收器件的管脚焊盘以及所述传输线之间布一细传输线，所述细传输线的一端接所述接收器件的管脚焊盘，另一端接所述传输线。本发明通过在接收器件的管脚焊盘上布一细传输线，将接收器件的管脚上的电容分布到该细传输线上，通过控制该细传输线的长度使得该细传输线的等效阻抗与其他地方的粗传输线的阻抗相等，实现阻抗匹配。尤其当接收器件的管脚两端的细传输线保持等长时，接收器件的管脚的电容更能够近似等效均匀分布在该细传输线上。

Description

一种印刷电路板的布线方法及印刷电路板

技术领域

本发明属于印刷电路板制作领域，尤其涉及一种印刷电路板的布线方法及印刷电路板。

背景技术

芯片的速率越来越高，对印刷电路板(Print Circuit Board，PCB)的布线要求也越来越高。当信号在PCB板的走线上传输时，如果阻抗不匹配就会产生反射，一个阻抗不匹配的PCB板的电路原理如图1所示，从左到右依次为驱动器、第一接收器件、第二接收器件以及第三接收器件四个器件，器件的管脚焊盘之间通过传输线连接，其在PCB板上的布线如图2所示。当所有传输线的阻抗为33欧姆，驱动器的速率为500Mhz时，仿真波形如图3所示，从左到右的波形依次为驱动器、第一接收器件、第二接收器件以及第三接收器件。可以看出，由于阻抗不匹配导致信号反射，波形叠加，高电平越来越高，超过芯片可承受的电平。

现有的一种方案通过在网络的末端增加匹配电阻来消除反射，如图4所示，当电阻的阻值为33欧姆时，仿真波形如图5所示。对比图3可以看出，反射减少了很多。

然而，由于每个芯片封装都存在一定的电容，该电容加在PCB板的走线上就会使本来阻抗连续的传输线变得阻抗不连续，上述通过电阻匹配的方式虽然能够消除末端反射，但并不能消除由于芯片封装电容带来的阻抗不连续而产生的反射，例如图5中第一接收器件的波形在下降时有明显畸变，图中从左到右的波形依次为驱动器、第一接收器件、第二接收器件以及第三接收器件。此畸变使有效电平宽度变窄，接收器件误判会造成数据错误。

发明内容

本发明的目的在于提供一种印刷电路板的布线方法，旨在解决现有技术中存在的由于芯片封装电容带来的阻抗不连续而产生反射的问题。

本发明的另一目的在于提供一种印刷电路板。

本发明是这样实现的，一种印刷电路板的布线方法，所述印刷电路板上设置有多个接收器件，所述接收器件的管脚焊盘之间通过传输线连接，所述方法包括：

在所述接收器件的管脚焊盘以及所述传输线之间布一细传输线，所述细传输线的一端接所述接收器件的管脚焊盘，另一端接所述传输线。

所述细传输线的长度按下式确定：

$E_p=\frac{C_I{L}_u}{C_u{L}_t-C_t{L}_u};$

其中，C_I为所述接收器件的管脚电容，L_u和C_u为所述传输线上的分布电感和分布电容，L_t和C_t为所述细传输线上的分布电感和分布电容。

所述接收器件的管脚焊盘两端的细传输线的长度等长。

一种印刷电路板，所述印刷电路板上设置有多个接收器件，所述接收器件的管脚焊盘之间通过传输线连接，所述接收器件的管脚焊盘以及所述传输线之间布有一细传输线，所述细传输线的一端接所述接收器件的管脚焊盘，另一端接所述传输线。

所述细传输线的长度按下式确定：

$E_p=\frac{C_I{L}_u}{C_u{L}_t-C_t{L}_u};$

其中，C_I为所述接收器件的管脚电容，L_u和C_u为所述传输线上的分布电感和分布电容，L_t和C_t为所述细传输线上的分布电感和分布电容。

所述接收器件的管脚焊盘两端的细传输线的长度等长。

本发明通过在接收器件的管脚焊盘上布一细传输线，将接收器件的管脚上的电容分布到该细传输线上，通过控制该细传输线的长度使得该细传输线的等效阻抗与其他地方的粗传输线的阻抗相等，实现阻抗匹配。尤其当接收器件的管脚两端的细传输线保持等长时，接收器件的管脚的电容更能够近似等效均匀分布在该细传输线上。

附图说明

图1是现有技术中阻抗不匹配时的PCB板的电路原理图；

图2是与图1中PCB板的电路原理对应的PCB板布线图；

图3是现有技术中阻抗不匹配时的波形仿真图；

图4是现有技术中在网络末端增加匹配电阻时的PCB板电路原理图；

图5是现有技术中在网络末端增加匹配电阻时的波形仿真图；

图6是本发明一个实施例中提供的PCB板的电路原理图；

图7是本发明与图6对应的波形仿真图；

图8～9是本发明中PCB板布线的过程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明通过在PCB板的接收器件管脚焊盘上布一细传输线，将接收器件的管脚上的电容均匀分布到该细传输线上，通过控制该细传输线的长度使得细传输线的等效阻抗与其他地方的粗传输线的阻抗相等，实现阻抗匹配。

由于每个芯片封装都存在一定的电容，该电容加在PCB板的走线上就会使本来阻抗连续的传输线变得阻抗不连续。本发明在接收器件的管脚焊盘与连接在接收器件的管脚焊盘上的原传输线之间布一细传输线，细传输线的一端接接收器件的管脚焊盘，另一端接原传输线，可以近似看作将接收器件的管脚上的电容分布到细传输线上，使细传输线的等效阻抗变大。控制细传输线的阻抗和长度可以使得细传输线的等效阻抗与其他地方粗传输线的阻抗相等。

假设原有PCB板中与接收器件的管脚焊盘相连的一段粗传输线的阻抗为：

$Z_u=\sqrt{L_u/C_u};$

其中，L_u和C_u为该PCB板原粗传输线上的分布电感和分布电容。

为了将接收器件的管脚上的电容分布到PCB板的走线上而新增的一段细传输线的阻抗为：

$Z_t=\sqrt{L_t/C_t};$

其中，L_t和C_t为该PCB板细传输线上的分布电感和分布电容。

将接收器件的管脚电容近似看作为分布电容，则接收器件的管脚和细传输线的等效阻抗为：

$Z_{\mathrm{leff}}=\sqrt{L_t/(C_t+C_I/E_p)};$

其中，C_I为接收器件的管脚电容，E_p为细传输线的长度。

为了保证阻抗连续，则要求Zu＝Zleff，从而计算出新增的PCB板细传输线的长度为：

$E_p=\frac{C_I{L}_u}{C_u{L}_t-C_t{L}_u};$

其中，接收器件的管脚电容C_I由接收器件厂商提供。

作为本发明的一个优选实施例，为了让接收器件的管脚的电容更能够近似等效均匀分布在细传输线上，细传输线布在接收器件的管脚焊盘的两端，两端细传输线的长度等长(E_p/2)。

图6示出了本发明提供的PCB板的电路原理，驱动器为A，第一、二、三接收器件依次为B、C、D，新增的PCB板细传输线的节点分别为1、2、3、4、5、6。假设细传输线1-2的长度Ep＝10mil(密耳，1mil＝0.0254mm)，则将接收器件管脚两端的细传输线保持等长，即B-1＝B-2＝5mil，以使第一接收器件管脚的电容更能够近似等效均匀分布在细传输线1-2上，相应的为使第二、第三接收器件管脚的电容更能够近似均匀分布在细传输线3-4、5-6上，细传输线C-3与C-4、D-5与D-6也分别满足上述关系，不再赘述。

通过新增的PCB板细传输线对阻抗进行调整后，如图7所示，接收器件的仿真波形的回勾明显消失。

以下以使用PCB板绘制软件，例如candence、power PCB或Protel等为例对上述PCB板的布线过程进行详细说明：

假设网络名为I28B_RDR1_DQB8，走线从U20.A14点(即图7中A点)到U49.T7点(即图7中的B点)，长度在1200-1250mil(密耳，1mil＝0.0254mm)范围内，其中细传输线长度在460-480mil范围内(即图7中的B1)。

1.在规则管理器中设置网络I28B_RDR1_DQB8的粗传输线生成规则如下表所示，点击执行按钮，软件自动生成相应的粗传输线，如图8所示。

上表中的U20.A14:U49.T7表示在U20.A14和U49.T7之间生成粗传输线。Min为1200和Max为1250表示要求粗传输线的走线长度在1200mil-1250mil之间。Actual表示PCB板上粗传输线的实际走线的长度，Margin表示粗传输线的实际走线余量，即分别为Actual值与Min值的差和Max值与Actual值的差。

2.选中需要变细的网络，可以选中一个或多个网络，当选择多个网络时，软件就会提取每个网络的拓扑结构，并且比较每个网络的拓扑结构是否一致，如果一致则继续进行下面操作，否则需要重新选择网络。

3.根据需要变细的传输线的方向、长度、线宽，手动在网络上选择、设置T点(T点是在网络的某段上加个虚拟点，以方便定义规则)为I28B_RDR1_DQB8.T.1，同时在规则管理器中增加相应的规则如下表所示：

点击相应按钮，软件自动将网络上U49和T点间相应的走线生成细传输线，如图9所示。

除了上述通过选择网络的方式将PCB板的走线变细还可以通过接收器件名(或封装)将某些PCB板的走线变细，单板设计的时候接收器件名是唯一的，封装是接收器件外形在PCB板上的一种表示形式，具体过程如下：

1.了解需要改变线宽的接收器件(或封装)，整理每个接收器件上的网络，如果不需要变细的网络则将其定义为电源或地网络。

2.选中需要改变线宽的接收器件(或封装)，在软件的规则管理器中增加T点，生成相应的规则，例如输入细传输线的最小长度Min为460mil，细传输线的最大长度Max为480mil，细传输线宽度Width为4mil等，如下表所示：

3.软件分析选中的接收器件(或封装)上的网络，如果网络上有电源地属性，则不作处理，否则以该接收器件(或封装)管脚为中心，在其走线两边均生成长460mil，宽4mil的细传输线。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1、一种印刷电路板的布线方法，所述印刷电路板上设置有多个接收器件，所述接收器件的管脚焊盘之间通过传输线连接，其特征在于，所述方法包括：

在所述接收器件的管脚焊盘以及所述传输线之间布一细传输线，所述细传输线的一端接所述接收器件的管脚焊盘，另一端接所述传输线，其中，所述细传输线的长度按下式确定：

$E_p=\frac{C_I{L}_u}{C_u{L}_t-C_t{L}_u};$

其中，C_I为接收器件的管脚电容，L_u和C_u为所述传输线上的分布电感和分布电容，L_t和C_t为所述细传输线上的分布电感和分布电容。

2、如权利要求1所述的印刷电路板的布线方法，其特征在于，将所述细传输线布在所述接收器件的管脚焊盘的两端，其中，所述接收器件的管脚焊盘两端的细传输线的长度等长。

3、一种印刷电路板，所述印刷电路板上设置有多个接收器件，所述接收器件的管脚焊盘之间通过传输线连接，其特征在于，所述接收器件的管脚焊盘以及所述传输线之间布有一细传输线，所述细传输线的一端接所述接收器件的管脚焊盘，另一端接所述传输线，其中，所述细传输线的长度按下式确定：

$E_p=\frac{C_I{L}_u}{C_u{L}_t-C_t{L}_u};$

其中，C_I为所述接收器件的管脚电容，L_u和C_u为所述传输线上的分布电感和分布电容，L_t和C_t为所述细传输线上的分布电感和分布电容。

4、如权利要求3所述的印刷电路板，其特征在于，将所述细传输线布在所述接收器件的管脚焊盘的两端，其中，所述接收器件的管脚焊盘两端的细传输线的长度等长。

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