ARM9 S3C2410PCB設(shè)計(jì)指南

高速數(shù)字電路PCB 設(shè)計(jì)考慮
----以ARM9 S3C2410 系統(tǒng)為例
隨著現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)開(kāi)關(guān)頻率的不斷提升，高速數(shù)字系統(tǒng)的 PCB 設(shè)計(jì)成為擺在廣大硬件
工程師面前一個(gè)越來(lái)越嚴(yán)峻的問(wèn)題。當(dāng)時(shí)鐘上升邊沿陡峭，時(shí)鐘頻率提升到一定程度以后，
PCB 中的分布參數(shù)問(wèn)題越來(lái)越明顯，一根10cm 長(zhǎng)的PCB 走線，不再是一條簡(jiǎn)單的導(dǎo)體，
很多情況下我們必須把它當(dāng)作一個(gè)元件來(lái)對(duì)待。以三星ARM9 處理器S3C2410 為例，以下
是筆者總結(jié)的板級(jí)EMI 問(wèn)題主要原因，并在以下章節(jié)針對(duì)性的提出LAYOUT 注意事項(xiàng)。
1， 電源和地線是板上所有信號(hào)的公共通路，隨著板上信號(hào)頻率的增加，電源和地線組成的
信號(hào)回路阻抗變得不可忽視，各路信號(hào)會(huì)通過(guò)這個(gè)公共阻抗而相互影響。工程實(shí)踐中可
以從以下方面改進(jìn)：
a) 對(duì)于四層及以上的 PCB，最好有獨(dú)立的電源層和地層，完整的地層和電源層其交流
阻抗要比普通PCB 走線小很多。盡量不要在電源層和地層上走線，如果一定要走，
請(qǐng)注意不要大片的割開(kāi)電源或地層，盡量用短線割開(kāi)，確保信號(hào)流過(guò)電源、地的時(shí)
候暢通無(wú)阻。
b) 對(duì)于沒(méi)有條件使用完整的電源和地層的 PCB，要盡量的加粗電源和地線寬度，將電
源盡量的設(shè)計(jì)成星形，其根結(jié)點(diǎn)應(yīng)該在整板電源的引入點(diǎn)，在牽引到整板中任何元
件（負(fù)載）以前。對(duì)于一些容易產(chǎn)生噪音的電路模塊，比如DC-DC 電源，要特別
注意這個(gè)問(wèn)題，避免其將噪音信號(hào)通過(guò)電源、地線擴(kuò)散到整板。
c) 關(guān)注電流的實(shí)際流向，避免富含噪音分量的大電流信號(hào)，比如 DC-DC 電源濾波出
去以前的路徑影響到其它敏感信號(hào)。對(duì)噪音敏感的信號(hào)應(yīng)當(dāng)?shù)玫奖Ｗo(hù)，比如DC-DC
的反饋回路，應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離干擾源，其接地點(diǎn)須確保電平穩(wěn)定。
d) 在多層地（鋪銅）間打過(guò)孔，使各層地良好連通。
2， 隨著信號(hào)頻率的增加，板上各種分布參數(shù)趨于明顯，信號(hào)更容易通過(guò)寄生電容偶合到其
它信號(hào)回路上，平行線間的cross-talking(串?dāng)_)效應(yīng)更容易發(fā)生。
3， 隨著時(shí)鐘頻率增加，時(shí)鐘信號(hào)上升沿日趨陡峭，這對(duì)導(dǎo)線的長(zhǎng)度和阻抗匹配提出了更高
的要求。當(dāng)信號(hào)線的長(zhǎng)度超過(guò)一定數(shù)值，導(dǎo)致電信號(hào)再起上的傳播延遲時(shí)間大于信號(hào)本
身的變化周期的時(shí)候，信號(hào)線須當(dāng)作傳輸線來(lái)看待，須在其始端和（或）終端采取一定
的阻抗匹配措施，以遏制可能產(chǎn)生的反射、振鈴等現(xiàn)象的產(chǎn)生。關(guān)于傳輸線理論和相關(guān)
的計(jì)算，請(qǐng)參考相關(guān)專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)，在此不再贅述。對(duì)于S3C2410 芯片為核心的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，
需要注意的就是 CPU 和SDRAM 之間的總線，通常此總線的工作頻率在100MHz,稍有
不慎即有可能發(fā)生反射、振鈴等問(wèn)題，進(jìn)行PCB LAYOUT 時(shí)可遵從以下簡(jiǎn)單規(guī)則以盡
量避免問(wèn)題：
a) 盡量縮短 CPU 和SDRAM 之間的走線長(zhǎng)度，盡量使走線在100MHz 的信號(hào)頻率下
呈現(xiàn)出集總電路的特性。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，長(zhǎng)度不超過(guò)50~70mm 被認(rèn)為是安全的。
b) 盡量保持各條線的等長(zhǎng)性。
c) 在時(shí)鐘信號(hào)的驅(qū)動(dòng)端（靠CPU 端）串入22 歐姆左右的串聯(lián)匹配電阻，以抑制反射
波。