CN103260341A - 印制电路板及基于印制电路板的差分信号线布线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种印制电路板及基于印制电路板的差分信号线布线方法。所述基于印制电路板的差分信号线布线方法，包括：布设PCB第一层上差分信号线对在匹配阻抗、过孔与功能模块之间的信号走线；布设PCB第二层上差分信号线对在匹配阻抗、过孔与功能模块之间的信号走线；接收指令，根据指令指示连通第一功能模块与第二功能模块或第一功能模块与第三功能模块。应用本发明，可以降低PCB进行功能扩展时的布线复杂性。

Description

印制电路板及基于印制电路板的差分信号线布线方法

技术领域

本发明涉及印制电路板（PCB，Printed Circuit Board）技术领域，尤其涉及一种PCB及基于PCB的差分信号线布线方法。

背景技术

在PCB中，当需要在两电路模块之间进行信号传输时，通常将待传输信号进行差分处理，得到差分信号，并设置成靠近平行的差分信号线对。这样，在阻抗匹配的情况下，由于两平行走线中差分信号的相互耦合，可以抵消外界的共模噪声、有效抑制电磁干扰。

PCB中，平行走线的差分信号线对之间的距离，沿走线方向，在任意位置都保持为一个常数。现有技术中，两电路模块以及两电路模块之间的差分信号线对设计在PCB的同一层，如果基于PCB中共享的任一电路模块或多个电路模块进行功能扩展。例如，现有PCB中，通过差分信号线对连接电路模块A和电路模块B，如果需要扩展PCB功能，使得连接电路模块A通过差分信号线对，可以选择连接扩展功能对应的电路模块C，则需要在电路模块A以及电路模块B的所属的PCB的同一层，对电路模块A与电路模块B之间，以及电路模块A与电路模块C之间的差分信号线对重新布线，使得布线的复杂性也相应增加；进一步地，同层中传输多对差分信号，差分信号线对之间存在相互电磁干扰，影响了信号的传输品质，延长了产品的开发周期。

发明内容

本发明的发明目的在于提供了一种印制电路板及基于印制电路板的差分信号线布线方法，降低PCB进行功能扩展时的布线复杂性。

根据本发明的实施例的一个方面，提供了一种印制电路板，包括：

第一功能模块、第二功能模块、第三功能模块、第一差分信号线对、第二差分信号线对、第三差分信号线对、第一匹配阻抗、第二匹配阻抗、第三匹配阻抗、第四匹配阻抗、第五匹配阻抗、第六匹配阻抗，第一过孔、第二过孔；其中，

第一功能模块的输出端分别与第一差分信号线对的第一输出端信号线和第二输出端信号线相连，第一匹配阻抗串联在第一差分信号线对的第一输出端信号线和第一过孔之间，第二匹配阻抗串联在第一差分信号线对的第二输出端信号线与第二过孔之间，第二功能模块的输入端分别与第二差分信号线对的第一输出端信号线和第二输出端信号线相连，第三匹配阻抗串联在第二差分信号线对的第一输入端信号线和第一过孔之间，第四匹配阻抗串联在第二差分信号线对的第二输入端信号线与第二过孔之间，第三功能模块的输入端与第三差分信号线对的第一输出端信号线和第二输出端信号线相连，第五匹配阻抗串联在第三差分信号线对的第一输入端信号线和第一过孔之间，第六匹配阻抗串联在第三差分信号线对的第二输入端信号线与第二过孔之间。

较佳地，所述第一功能模块为USB，所述第二功能模块为USB接口，所述第三功能模块为USB集成器。

较佳地，所述第一差分信号线对、所述第二差分信号线对、所述第一匹配阻抗、所述第二匹配阻抗、所述第三匹配阻抗、所述第四匹配阻抗布线在PCB板的第一层，所述第三差分信号线对、所述第五匹配阻抗、所述第六匹配阻抗布线在PCB板的第二层。

较佳地，所述第一过孔和第二过孔分别贯通PCB的第一层和第二层，所述第一过孔、所述第二过孔的间距与差分信号线对的间距相等。

较佳地，所述第一功能模块与所述第三功能模块断开、所述第一功能模块与所述第二功能模块连通时，去除连通所述第五匹配阻抗与所述第一过孔的焊盘以及连通第六匹配阻抗与第二过孔的焊盘，所述第三匹配阻抗的焊盘与所述第一过孔连通，所述第四匹配阻抗的焊盘与所述第二过孔连通。

较佳地，所述第一功能模块与所述第二功能模块断开、所述第一功能模块与所述第三功能模块连通时，去除连通所述第三匹配阻抗与第一过孔的焊盘以及连通所述第四匹配阻抗与所述第二过孔的焊盘，所述第五匹配阻抗的焊盘与所述第一过孔连通，所述第六匹配阻抗的焊盘与所述第二过孔连通。

根据本发明的实施例的另一个方面，还提供了一种基于印制电路板的差分信号线布线方法，包括：

布设PCB第一层上差分信号线对在匹配阻抗、过孔与功能模块之间的信号走线；

布设PCB第二层上差分信号线对在匹配阻抗、过孔与功能模块之间的信号走线；

接收指令，根据指令指示连通第一功能模块与第二功能模块或第一功能模块与第三功能模块。

其中，所述布设PCB第一层上差分信号线对在匹配阻抗、过孔与功能模块之间的信号走线包括：

确定PCB第一层上的差分信号线对、匹配阻抗、过孔和功能模块，在PCB的一层设置第一功能模块、第二功能模块、第一差分信号线对、第二差分信号线对、第一过孔、第二过孔、第一匹配阻抗、第二匹配阻抗、第三匹配阻抗以及第四匹配阻抗。

其中，所述布设PCB第二层上差分信号线对在匹配阻抗、过孔与功能模块之间的信号走线包括：

确定PCB第二层上的差分信号线对、匹配阻抗、过孔和功能模块，在PCB的另一层，设置第三功能模块、第三差分信号线对、第五匹配阻抗、第六匹配阻抗。

其中，所述接收指令，根据指令指示连通第一功能模块与第二功能模块或第一功能模块与第三功能模块包括：

如果指令指示将第一功能模块与第二功能模块连通，去除在PCB第二层上的匹配阻抗与过孔之间的焊盘以及连通在PCB第一层上的匹配阻抗与过孔之间的焊盘，将第三匹配阻抗通过设置的焊盘连通第一过孔，第四匹配阻抗通过设置的焊盘连通第二过孔；

如果指令指示将第一功能模块与第三功能模块连通，去除在PCB第一层上的匹配阻抗与过孔之间的焊盘以及连通在PCB第二层上的匹配阻抗与过孔之间的焊盘，将第五匹配阻抗通过设置的焊盘连通第一过孔，第六匹配阻抗通过设置的焊盘连通第二过孔。

本发明实施例的技术方案中，在扩展功能所需的电路模块与现有PCB中任一电路模块或多个电路模块存在共享的情况下，将扩展功能对应的电路模块设置在PCB的另一层，通过在PCB上设置贯通不同层的过孔，在需要执行常规功能时，通过设置焊盘连通常规功能对应的模块，在需要执行扩展功能时，通过去除用以连通常规功能对应模块的焊盘，并设置焊盘连通扩展功能对应的模块。通过分层布线的方式，可以不影响共享模块所在PCB层的布线方式，无需对共享模块所在PCB层进行重新布线；同时，扩展功能所在PCB另一层的布线方式相对简单，降低了布线的复杂性，层与层之间的差分信号线对可以有效减少不同的差分信号导致的电磁干扰，提升差分信号的传输品质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1为印制电路板较佳实施例的结构示意图；

图2为基于印制电路板的差分信号线布线方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明提出一种印制电路板及其差分信号线的布线方法。在扩展功能所需的电路模块与现有PCB中任一电路模块或多个电路模块存在共享的情况下，将扩展功能对应的电路模块设置在PCB的另一层，通过在PCB上设置过孔，另一层的电路模块布线的差分信号线对，通过过孔与共享的电路模块相连，从而不影响共享模块所在PCB层的布线方式；同时，PCB另一层的布线方式相对简单，层与层之间的差分信号线对，可以有效减少不同的差分信号导致的电磁干扰，提升差分信号的传输品质。

图1为印制电路板较佳实施例的结构示意图。参见图1，包括：第一差分信号线对101、第二差分信号线对102、第三差分信号线对103，第一匹配阻抗104、第二匹配阻抗105、第三匹配阻抗106、第四匹配阻抗107、第五匹配阻抗108、第六匹配阻抗109，第一过孔110、第二过孔111，第一功能模块112、第二功能模块113、第三功能模块114。

其中，第一功能模块112的输出端分别与第一差分信号线对101的第一输出端信号线和第二输出端信号线连接，第一输出端信号线与第一过孔110之间串联第一匹配阻抗104，第二输出端信号线与第二过孔111之间串联第二匹配阻抗105。较佳地，第一功能模块112为PCB中重要的集成电路芯片的USB接口。

第二功能模块113的输入端分别与第二差分信号线对102的第一输出端信号线和第二输出端信号线连接，第二差分信号线对102的第一输入端信号线与第一过孔110之间串联第三匹配阻抗106，第二输入端信号线与第二过孔111之间串联第四匹配阻抗107。

第三功能模块114的输入端分别与第三差分信号线对103的第一输出端信号线和第二输出端信号线连接，第三差分信号线对103的第一输入端信号线与第一过孔110之间串联第五匹配阻抗108，第二输入端信号线与第二过孔111之间串联第六匹配阻抗109。

在第一功能模块112与第二功能模块113连通、第一功能模块112与第三功能模块114断开的状态下，第三匹配阻抗106通过设置的焊盘连通第一过孔110，第四匹配阻抗107通过设置的焊盘连通第二过孔111；在第一功能模块112与第三功能模块114连通、第一功能模块112与第二功能模块113断开的状态下，第五匹配阻抗108通过设置的焊盘连通第一过孔110，第六匹配阻抗109通过设置的焊盘连通第二过孔111。也就是说，本发明实施例中，在任一时间，第一功能模块112只能与第二功能模块113及第三功能模块114中的一个功能模块连通，在连通时，设置焊盘，使匹配阻抗与过孔连通，在断开时，将设置的焊盘去除，使匹配阻抗与过孔断开。

较佳地，第三功能模块114为USB集成器。第一过孔110、第二过孔111的间距与差分信号线对的间距相等。

较佳地，第一差分信号线对101、第二差分信号线对102、第一匹配阻抗104、第二匹配阻抗105、第三匹配阻抗106、第四匹配阻抗107均布线在PCB板的第一层，第三差分信号线对103、第五匹配阻抗108、第六匹配阻抗109布线在PCB板的第二层。

同时，为保证信号质量，降低信号传输过程中的损耗，分别为第三匹配阻抗106、第五匹配阻抗108设置的焊盘尽量靠近第一过孔110；分别为第四匹配阻抗107、第六匹配阻抗109设置的焊盘尽量靠近第二过孔111。

图2为基于印制电路板的差分信号线布线方法流程示意图。参见图2，该流程包括：

步骤201，确定PCB第一层上的差分信号线对、匹配阻抗、过孔和功能模块，并布设差分信号线对在匹配阻抗、过孔与功能模块之间的信号走线；

本步骤中，在PCB的第一层，设置通过第一差分信号线对的第一输出端信号线连接第一功能模块的输出端与第一匹配阻抗，第一匹配阻抗再与第一过孔连接，第一差分信号线对的第二输出端信号线连接第一功能模块的输出端与第二匹配阻抗，第二匹配阻抗再与第二过孔连接，同时设置通过第二差分信号线对的第一输出端信号线连接第二功能模块的输出端与第三匹配阻抗，第三匹配阻抗再与第一过孔连接，第二差分信号线对的第二输出端信号线连接第二功能模块的输出端与第四匹配阻抗，第四匹配阻抗再与第二过孔连接。

本步骤中，在PCB的一层设置第一功能模块、第二功能模块、第一差分信号线对、第二差分信号线对、第一过孔、第二过孔、第一匹配阻抗、第二匹配阻抗、第三匹配阻抗以及第四匹配阻抗。其中，第一过孔和第二过孔分别贯通PCB的第一层和第二层。

步骤202，确定PCB第二层上的差分信号线对、匹配阻抗、过孔和功能模块，并布设差分信号线对在匹配阻抗、过孔与功能模块之间的信号走线；

本步骤中，在PCB的第二层，设置通过第三差分信号线对的第一输出端信号线连接第三功能模块的输出端与第五匹配阻抗，第五匹配阻抗再与第一过孔连接，第二差分信号线对的第二输出端信号线连接第三功能模块的输出端与第六匹配阻抗，第六匹配阻抗再与第二过孔连接。

本步骤中，在PCB的另一层，设置第三功能模块、第三差分信号线对、第五匹配阻抗、第六匹配阻抗；

步骤203，接收指令，根据指令指示连通第一功能模块与第二功能模块或第一功能模块与第三功能模块。

本步骤具体包括：

接收指令，如果指令指示将第一功能模块与第二功能模块连通，去除用以连通第五匹配阻抗与第一过孔的焊盘以及连通第六匹配阻抗与第二过孔的焊盘，将第三匹配阻抗通过设置的焊盘连通第一过孔，第四匹配阻抗通过设置的焊盘连通第二过孔；如果指令指示将第一功能模块与第三功能模块连通，去除用以连通第三匹配阻抗与第一过孔的焊盘以及连通第四匹配阻抗与第二过孔的焊盘，将第五匹配阻抗通过设置的焊盘连通第一过孔，第六匹配阻抗通过设置的焊盘连通第二过孔。

也就是说，通过确定PCB实现的功能，当产品仅单一的USB接口就能满足需要时，不焊接第五匹配阻抗、第六匹配阻抗。根据USB2.0协议定义，理想的差分阻抗为90(1±0.1)，将第一匹配阻抗与第三匹配阻抗之和、第二匹配阻抗与第四匹配阻抗之和设置为90(1±0.1)欧姆，第一差分信号对仅与第二差分信号线对形成通路，信号的传输方向是从第一差分信号线对的第一输出信号线经由第一匹配阻抗，过孔，第三匹配阻抗向第三差分信号线对的第一输入端传递，以及第一差分信号线对的第二输出信号线经由第二匹配阻抗，第二过孔，第四匹配阻抗向第三差分信号线对的第二输入端传递。当产品需要多个独立工作的USB接口才能满足需要时，不焊接第三匹配阻抗、第四匹配阻抗，同理将第一匹配阻抗与第五匹配阻抗之和、第二匹配阻抗与第六匹配阻抗之和设置为90(1±0.1)欧姆，第一差分信号线对仅与第三差分信号线对形成通路，信号的传输方向是第一差分信号线对的第一输出信号线经由第一匹配阻抗，第一过孔，第五匹配阻抗向第三差分信号线对的第一输入端传递，以及第一差分信号线对的第二输出信号线经由第二匹配阻抗，第二过孔，第六匹配阻抗向第三差分信号线对的第二输入端传递。

本发明实施例中，在扩展功能所需的电路模块与现有PCB中任一电路模块或多个电路模块存在共享的情况下，将扩展功能对应的电路模块设置在PCB的另一层，通过在PCB上设置贯通不同层的过孔，在需要执行常规功能时，通过设置焊盘连通常规功能对应的模块，在需要执行扩展功能时，通过去除用以连通常规功能对应模块的焊盘，并设置焊盘连通扩展功能对应的模块。通过分层布线的方式，可以不影响共享模块所在PCB层的布线方式，无需对共享模块所在PCB层进行重新布线；同时，扩展功能所在PCB另一层的布线方式相对简单，降低了布线的复杂性，层与层之间的差分信号线对可以有效减少不同的差分信号导致的电磁干扰，提升差分信号的传输品质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种印制电路板，其特征在于，该印制电路板包括：第一功能模块、第二功能模块、第三功能模块、第一差分信号线对、第二差分信号线对、第三差分信号线对、第一匹配阻抗、第二匹配阻抗、第三匹配阻抗、第四匹配阻抗、第五匹配阻抗、第六匹配阻抗，第一过孔、第二过孔；其中，

第一功能模块的输出端分别与第一差分信号线对的第一输出端信号线和第二输出端信号线相连，第一匹配阻抗串联在第一差分信号线对的第一输出端信号线和第一过孔之间，第二匹配阻抗串联在第一差分信号线对的第二输出端信号线与第二过孔之间，第二功能模块的输入端分别与第二差分信号线对的第一输出端信号线和第二输出端信号线相连，第三匹配阻抗串联在第二差分信号线对的第一输入端信号线和第一过孔之间，第四匹配阻抗串联在第二差分信号线对的第二输入端信号线与第二过孔之间，第三功能模块的输入端与第三差分信号线对的第一输出端信号线和第二输出端信号线相连，第五匹配阻抗串联在第三差分信号线对的第一输入端信号线和第一过孔之间，第六匹配阻抗串联在第三差分信号线对的第二输入端信号线与第二过孔之间。

2.根据权利要求1所述的印制电路板，其特征在于，所述第一功能模块为USB，所述第二功能模块为USB接口，所述第三功能模块为USB集成器。

3.根据权利要求1所述的印制电路板，其特征在于，所述第一差分信号线对、所述第二差分信号线对、所述第一匹配阻抗、所述第二匹配阻抗、所述第三匹配阻抗、所述第四匹配阻抗布线在PCB板的第一层，所述第三差分信号线对、所述第五匹配阻抗、所述第六匹配阻抗布线在PCB板的第二层。

4.根据权利要求1所述的印制电路板，其特征在于，所述第一过孔和第二过孔分别贯通PCB的第一层和第二层，所述第一过孔、所述第二过孔的间距与差分信号线对的间距相等。

5.根据权利要求1所述的印制电路板，其特征在于，所述第一功能模块与所述第三功能模块断开、所述第一功能模块与所述第二功能模块连通时，去除连通所述第五匹配阻抗与所述第一过孔的焊盘以及连通第六匹配阻抗与第二过孔的焊盘，所述第三匹配阻抗的焊盘与所述第一过孔连通，所述第四匹配阻抗的焊盘与所述第二过孔连通。

6.根据权利要求1所述的印制电路板，其特征在于，所述第一功能模块与所述第二功能模块断开、所述第一功能模块与所述第三功能模块连通时，去除连通所述第三匹配阻抗与第一过孔的焊盘以及连通所述第四匹配阻抗与所述第二过孔的焊盘，所述第五匹配阻抗的焊盘与所述第一过孔连通，所述第六匹配阻抗的焊盘与所述第二过孔连通。

7.一种基于印制电路板的差分信号线布线方法，该方法包括以下步骤：

布设PCB第一层上差分信号线对在匹配阻抗、过孔与功能模块之间的信号走线；

布设PCB第二层上差分信号线对在匹配阻抗、过孔与功能模块之间的信号走线；

接收指令，根据指令指示连通第一功能模块与第二功能模块或第一功能模块与第三功能模块。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述布设PCB第一层上差分信号线对在匹配阻抗、过孔与功能模块之间的信号走线包括：

确定PCB第一层上的差分信号线对、匹配阻抗、过孔和功能模块，在PCB的一层设置第一功能模块、第二功能模块、第一差分信号线对、第二差分信号线对、第一过孔、第二过孔、第一匹配阻抗、第二匹配阻抗、第三匹配阻抗以及第四匹配阻抗。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述布设PCB第二层上差分信号线对在匹配阻抗、过孔与功能模块之间的信号走线包括：

确定PCB第二层上的差分信号线对、匹配阻抗、过孔和功能模块，在PCB的另一层，设置第三功能模块、第三差分信号线对、第五匹配阻抗、第六匹配阻抗。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述接收指令，根据指令指示连通第一功能模块与第二功能模块或第一功能模块与第三功能模块包括：

如果指令指示将第一功能模块与第二功能模块连通，去除在PCB第二层上的匹配阻抗与过孔之间的焊盘以及连通在PCB第一层上的匹配阻抗与过孔之间的焊盘，将第三匹配阻抗通过设置的焊盘连通第一过孔，第四匹配阻抗通过设置的焊盘连通第二过孔；

如果指令指示将第一功能模块与第三功能模块连通，去除在PCB第一层上的匹配阻抗与过孔之间的焊盘以及连通在PCB第二层上的匹配阻抗与过孔之间的焊盘，将第五匹配阻抗通过设置的焊盘连通第一过孔，第六匹配阻抗通过设置的焊盘连通第二过孔。

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