在实际工作中,我们会使用到高速信号(如USB2.0、MIPI、HDMI、以太网等)或射频信号。那么在PCB中这些信号都需要做阻抗匹配,防止信号产生反射而损耗和生成噪声。
阻抗对信号质量的影响很明显,我们可以利用眼图来分析信号质量。
下图所示为TI都是在90欧姆差分阻抗源经过了90欧差分线和100欧差分线后所测试的眼图。可以看到不匹配的100欧差分线将导致眼图左侧更闭合,也就是形成的反射。较长的不匹配布局将影响整个眼图。因此和所有高速信号一样,应量大限度 缩短USB布线长度,以减小通道的损耗和防止产生噪声。
此案例以USB2.0为例,通过SI9000大概的计算一下在四层板中走表层需要多少的线宽线距,计算出来的线宽线距可以为PCB Layout提供参考。
首先USB 2.0的差分特性阻抗为90欧± 15%。USB 3.2规格定义差分特性阻抗范围是72欧姆到120欧姆。为了优化信号质量,应从发送器到PCB布线再到连接器和电缆乃至下一个连接器、PCB布线和接收器整个USB路径都需要保持此差分阻抗。以下Cable线中,USB 2.0使用了Vbus/DM/DP/和GND信号。
阻抗不连续性可能导致信号反射和信号质量下降。由于大部分USB应用都