CN102340924A - 电路板 - Google Patents

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黄永兆
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Hon Hai Precision Industry Co Ltd
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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种电路板，包括相互重叠的一个介质层和一个参考层。该介质层上排布有平行且相邻的差分线及电源线，该参考层连接到电源或者地。该介质层上还排布有一个平行于该差分线及电源线且位于该差分线与电源线之间的保护线，该保护线的首末两端分别通过一个过孔连接至该参考层。与现有技术相比，本发明的电路板中设置有位于差分线与电源线之间且连接到参考层的保护线，有效地降低了差分线对电源线的串扰。

Description

电路板
技术领域
本发明涉及一种高速数字电路的电路板，尤其涉及一种可降低差分线对电源线的串扰的电路板。
背景技术
为了解决高速数字电路中信号传输的完整性问题，通常利用差分线传输高速数字脉冲信号。而在电路板中，经常存在差分线与电源线平行且相邻排布的情况。由于电磁耦合的作用，电源线会受到差分线的串扰，表现为电源线被注入了一定的耦合电压，从而导致电源线上的电压不稳定。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可降低差分线对电源线的串扰的电路板。
一种电路板，包括相互重叠的一个介质层和一个参考层。该介质层上排布有平行且相邻的差分线及电源线，该参考层连接到电源或者地。该介质层上还排布有一个平行于该差分线及电源线且位于该差分线与电源线之间的保护线，该保护线的首末两端分别通过一个过孔连接至该参考层。
与现有技术相比，本发明的电路板中设置有位于差分线与电源线之间且连接到参考层的保护线，而实验结果表明，设置所述保护线可有效地降低了差分线对电源线的串扰。
附图说明
图1为应用了本发明较佳实施方式的电路板的示意图。
图2为图1的印刷电路板沿IV-IV线的剖视图。
图3为图1的电路板中在参考层接地的情况下电源线上的一端的电压与在不设置图1中的保护线是该端的电压的测试结果图。
图4为图1的电路板中在参考层接地的情况下电源线上的另一端的电压与在不设置图1中的保护线是该端的电压的测结果构图。
图5为图1的电路板中在参考层接正电压的情况下电源线上的一端的电压与在不设置图1中的保护线是该端的电压的测试结果图。
图6为图1的电路板中在参考层接正电压的情况下电源线上的另一端的电压与在不设置图1中的保护线是该端的电压的测试结果图。
主要元件符号说明
电路板                10
介质层                12
参考层                14
差分线                16
电源线                18
保护线                20
首端                  22
末端                  24
第一过孔              26
第二过孔              28
中间过孔              30
具体实施方式
请参考图1及图2，本发明较佳实施方式的电路板10包括相互重叠的一个介质层12及一个参考层14。介质层12用于排布线路，参考层14用于连接到电源或者地。介质层12上依次排布有差分线16、保护线20及电源线18。差分线16包括折曲部16a及位于曲折部之间的直线部16b。保护线20呈直线且位于差分线16与电源线18之间。保护线20的长度等于直线部16b的长度，且包括一个首端22及一个末端24，首端22设置有一个第一过孔26连接至参考层14，末端24设置有一个第二过孔28连接至参考层14。
在本实施方式中，数字脉冲信号在差分线16的传输方向如从图1的如箭头1a所示，且数字脉冲信号的频率等于200MHz，直线部16b及保护线20的长度均为10英寸。差分线16及保护线20的宽度为A，差分线16之间、差分线16及保护线20之间、保护线20与电源线18之间的距离均为A，其中A等于4密耳(mil)。介质层12的厚度h为3mil，及差分线16、保护线20及电源线18与参考层14的距离为3mil。
在参考层14接地的情况下，保护线20也接地。在电源线18靠近第一过孔26的一端(可视为接近信号源的一端)测试电源线18上的电压。为了与现有技术做对比，在不设置保护线20的情况下，在电源线18的同个位置上也进行电压的测试。测试结构如图3所示，其中，第一曲线a(振幅较小的曲线，下同)表示设置了保护线20的情况下电源线18上的电压，第二曲线b(振幅较大的曲线，下同)表示未设置保护线20的情况下电源线18上的电压。由图3可看出，在未设置保护线20时，电源线18上电压的变化幅度在-24.391毫伏(mV)至16.385mV之间，而设置了保护线20后，电源线18上电压的变化幅度在-10.236mV至7.056mV之间。
同样在参考层14接地的情况下，在电源线18靠近第二过孔28的一端(可视为远离信号源的一端)测试电源线18上的电压。为了对比，也测试同个位置上未设置保护线20的情况下电源线18上的电压。由图4可看出，在未设置保护线20时，电源线18上电压的变化幅度在-37.306mV至23.568mV之间，而设置了保护线20后，电源线18上电压的变化幅度在-18.518mV至8.75mV之间。
在参考层14接3V电压的情况下，在电源线18靠近第一过孔26的一端测试电源线18上的电压，同时测试同个位置上未设置保护线20的情况下电源线18上的电压。由图5可看出，在未设置保护线20时，电源线18上电压的变化幅度在-24.391mV至16.385mV之间，而设置了保护线20后，电源线18上电压的变化幅度在-8.123mV至9.38mV之间。
同样在参考层14接3V电压的情况下，在电源线18靠近第二过孔28的一端测试电源线18上的电压，同时测试了同个位置上未设置保护线20的情况下电源线18上的电压。由图6可看出，在未设置保护线20时，电源线18上电压的变化幅度在-37.306mV至23.568mV之间，而设置了保护线20后，电源线18上电压的变化幅度在-13.793mV至12.278mV之间。由此可看出，设置连接至参考层14的保护线20，可使电源线18上电压的变化幅度降低一半以上。
通过实验测试，为了达到较佳的屏蔽效果，保护线20的宽度最小值为4mil，同时，差分线16与保护线20之间、保护线20与电源线18之间的距离的最小值均为4mil，介质层12的厚度应介于2.7mil与4mil之间。
优选地，为了降低保护线20所形成的天线效应，保护线20上距离第一过孔26整数倍过孔间距S的位置上开设有一个连接至参考层14的中间过孔30。其中，所述过孔间距S小于差分线16所传输的数字脉冲信号的最高频辐射波的波长λ的二十分之一。
差分线16最高频辐射波的频率f根据以下公式计算得知：
f＝0.35/tr；
其中，tr为差分线16所传输的数字脉冲信号的上升时间，其一般可从发出该数字脉冲信号的芯片的说明书中查找到。
差分线16最高频辐射波的传输速度v根据以下公式计算得知：
v＝c/er1/2；
其中，c为光速，er为传输介质的介电常数。因此，根据
S＜λ/20；λ＝v/f；
可得出，S＜(c*tr)/(7*er1/2)。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种电路板，包括相互重叠的一个介质层和一个参考层，该介质层上排布有平行且相邻的差分线及电源线，该参考层连接到电源或者地，其特征在于，该介质层上还排布有一个平行于该差分线及电源线且位于该差分线与电源线之间的保护线，该保护线的首末两端分别通过一个过孔连接至该参考层。
2.如权利要求1所述的电路板，其特征在于，该保护线的宽度最小值为4密耳。
3.如权利要求1所述的电路板，其特征在于，该保护线的宽度为4密耳。
4.如权利要求1所述的电路板，其特征在于，该差分线与该保护线之间、该保护线与该电源线之间的距离的最小值均为4密耳。
5.如权利要求1所述的电路板，其特征在于，该差分线与该保护线之间、该保护线与该电源线之间的距离均为4密耳。
6.如权利要求1所述的电路板，其特征在于，该介质层的厚度介于2.7密耳与4密耳之间。
7.如权利要求1所述的电路板，其特征在于，该介质层的厚度等于3密耳。
8.如权利要求1所述的电路板，其特征在于，该保护线上距离其一端上的过孔整数倍过孔间距的位置上均设置一个连接至该参考层的过孔，其中，该过孔间距符合以下公式：
S＜(c*tr)/(7*er1/2)，
其中，S为该过孔间距，c为光速，er为传输介质的介电常数，tr为该差分线所传输的数字脉冲信号的上升时间。
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