设计高频电缆线时,考虑长度因素需综合信号衰减、反射、时序等多方面,尽量缩短长度并保证阻抗匹配等。具体如下:
尽量缩短长度:高频信号在传输过程中易受衰减、失真、时序偏差和电磁干扰等影响,线缆越长,这些影响越明显。因此,在电路板设计中,应尽可能缩短高频电缆线的长度,以提高信号完整性、改善时序性能并降低电磁干扰。
考虑阻抗匹配:当电缆长度超过信号波长的 1/10 时,需考虑阻抗匹配,以避免信号反射导致的失真。对于高速差分信号,两根差分线的长度应尽量匹配,长度失配会产生共模噪声和辐射,严重时会产生抖动和时序问题。例如,6.25Gbps 的差分信号,50mil 的布线差别就可能导致大约 9ps 的时序偏移。
关注信号延迟:信号在线缆中传播存在延迟,线长越长,延迟越大。在高速数字电路中,这种延迟可能导致时序偏差,使接收端无法正确识别信号。设计时需根据系统的时序要求,控制电缆长度,确保信号能按时到达接收端。
满足功率和衰减要求:线缆长度会影响压降和信号衰减率。如 CoaXPress 线缆,其长度要满足线缆压降不超过 3.5V,以及高速信号和低速信号衰减率的要求,通常线缆越长误差越大,因此需要限制线缆长度。
避免串扰问题:长电缆线更容易产生串扰,尤其是在高密度布线情况下。设计时应尽量避免长距离平行走线,增加线缆之间的间距,通常间距应至少为线宽的两倍,以减少串扰对信号传输的影响。
进行仿真与测试:设计完成后,需通过仿真和测试来验证电缆线长度是否合适。通过仿真可以在设计阶段预测信号传输情况,发现潜在问题并及时调整;实际测试则可在产品原型上验证设计效果,确保高频电缆线在实际应用中能满足信号传输要求。
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