一种绕线设计方法及PCB与流程

本发明涉及印制电路板技术领域，特别涉及一种绕线设计方法及PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)。

背景技术：

伴随着云计算的到来，服务器的发展迅速崛起，在服务器的设计中，信号速率越来越高，高速信号对主板的空间设计需求及成本也在不断提升。差分信号作为一种广泛使用的高速信号传输方式有很多优点：1、抗干扰能力强。干扰噪声一般会等值、同时的被加载到差分信号线的正线(Positive)和负线(Negative)上，由于正线和负线上对应的差值为0，因此，噪声对信号的逻辑意义不会产生影响。2、能有效抑制电磁干扰。由于正线和负线靠得很近且信号幅值相等，正线、负线分别与地线之间的耦合电磁场的幅值也相等，且他们的信号极性相反，因此，其产生的电磁场将相互抵消，从而对外界产生较小的电磁干扰。3、时序定位准确。

在PCB设计开发时，由于结构限制或器件摆放位置原因，差分信号线在布线时，常会遇到正线和负线的长度不等长的问题。在正线和负线不等长时，会导致正线和负线上同时传播的信号无法同时到达终端，从而会影响到高速信号的质量。在现有技术中，通常会以3W2S绕线方式将正线进行绕线，以使绕线后的正线的长度与负线的长度尽可能的等长。

然而，对于一些面积较小的电路板，没有足够空间来实现3W2S的绕线方式，因此，在面积较小的电路板上存在较多差分信号线不匹配长度的情况，给信号传输质量带来影响。

技术实现要素：

本发明提出了一种绕线设计方法及PCB，以实现在面积较小的电路板上绕线时保证信号传输质量。

第一方面，本发明实施例提供了一种绕线设计方法，该方法包括以下步骤：

确定差分信号线中正线所需实现的绕线总长度；

确定将正线一3W2S绕线方式进行绕线时进行仿真得到的参考眼图值；

根据所述绕线总长度和所述参考眼图值，对正线在绕线时对应的凸起长度在(0,3W)的范围内进行调整，以及对凸起高度在(0,S)的范围内进行调整，并对每一次绕线进行仿真，确定仿真的眼图值不小于所述参考眼图值的目标调整结果，将所述正线按照所述目标调整结果进行绕线；

其中，W为所述差分信号线的线宽，S为所述差分信号线中正线和负线之间的间距。

优选地，所述凸起长度为2W。

优选地，所述正线在绕线时包括：至少一个凸起；每一个凸起包括：第一支线、第二支线、第三支线和第四支线；

所述第一支线、所述第三支线均与所述负线平行；

所述第二支线、所述第四支线分别与所述第一支线的夹角均为具有(0,90°]。

优选地，在所述将所述正线按照所述目标调整结果进行绕线之前，进一步包括：利用第一公式确定所述正线在绕线时对应的凸起个数：

所述第一公式包括：

其中，N用于表征所述凸起个数；L用于表征所述绕线总长度；h用于表征所述凸起高度；l用于表征所述凸起长度；m用于表征所述第一支线的长度；α用于表征所述第二支线与所述第一支线的夹角。

第二方面，本发明实施例还提供了一种PCB，包括：差分信号线；其中，所述差分信号线包括正线和负线；

所述正线包括至少一个凸起，每一个凸起对应的凸起长度处于(0,3W)的范围内，每一个凸起对应的凸起高度处于(0,S)的范围内；对所述差分信号线的信号传输在仿真时得到的眼图值，不小于在将所述正线按照3W2S绕线方式进行绕线时对应的参考眼图值；

其中，W为所述差分信号线的线宽，S为所述差分信号线中正线和负线之间的间距。

优选地，所述凸起长度为2W。

优选地，所述正线在绕线时包括：至少一个凸起；每一个凸起包括：第一支线、第二支线、第三支线和第四支线；

所述第一支线、所述第三支线均与所述负线平行；

所述第二支线、所述第四支线分别与所述第一支线的夹角均为具有(0,90°]。

优选地，所述正线包括的凸起个数利用第一公式确定：

所述第一公式包括：

其中，N用于表征所述凸起个数；L用于表征所述绕线总长度；h用于表征所述凸起高度；l用于表征所述凸起长度；m用于表征所述第一支线的长度；α用于表征所述第二支线与所述第一支线的夹角。

本发明实施例提供了一种绕线设计方法及PCB，通过将正线在绕线时对应的凸起长度在(0,3W)的范围内进行调整，以及对凸起高度在(0,S)的范围内进行调整，可以保证正线在绕线时占用的面积相对于现有技术较小，且通过对绕线结果进行仿真，以确定仿真的眼图值不小于现有技术绕线时对应的参考眼图值，从而可以使得在较小占用面积上保证较高的信号传输质量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种方法流程图；

图2是本发明实施例提供的另一种方法流程图；

图3是本发明实施例提供的一种绕线示意图；

图4是现有的3W2S绕线方式对应的绕线示意图；

图5是现有的3W2S绕线方式对应的眼图；

图6是本发明实施例提供的凸起长度为2W、凸起高度为0.5S对应的绕线示意图；

图7是本发明实施例提供的凸起长度为2W、凸起高度为0.5S对应的眼图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供了一种绕线设计方法，该方法可以包括以下步骤：

步骤101：确定差分信号线中正线所需实现的绕线总长度。

步骤102：确定将正线一3W2S绕线方式进行绕线时进行仿真得到的参考眼图值。

步骤103：根据所述绕线总长度和所述参考眼图值，对正线在绕线时对应的凸起长度在(0,3W)的范围内进行调整，以及对凸起高度在(0,S)的范围内进行调整，并对每一次绕线进行仿真，确定仿真的眼图值不小于所述参考眼图值的目标调整结果，将所述正线按照所述目标调整结果进行绕线。

其中，W为所述差分信号线的线宽，S为所述差分信号线中正线和负线之间的间距。

根据上述方案，通过将正线在绕线时对应的凸起长度在(0,3W)的范围内进行调整，以及对凸起高度在(0,S)的范围内进行调整，可以保证正线在绕线时占用的面积相对于现有技术较小，且通过对绕线结果进行仿真，以确定仿真的眼图值不小于现有技术绕线时对应的参考眼图值，从而可以使得在较小占用面积上保证较高的信号传输质量。

为了保证差分信号线正线和负线之间差分阻抗的连续性，减少传输信号的反射，应尽可能使正线和负线平行，因此，在本发明一个实施例中，所示绕线方法，正线在绕线时包括：至少一个凸起；每一个凸起包括：第一支线、第二支线、第三支线和第四支线；将所述第一支线、所述第三支线均与所述负线平行；以及所述第二支线、所述第四支线分别与所述第一支线的夹角均为具有(0,90°]。

实施例二

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

请参考图2，本发明实施例提供了一种绕线设计方法，该方法可以包括以下步骤：

步骤201：确定差分信号线中正线和负线的线宽W和间距S。

请参考图3，为一种正线绕线设计图，线宽W和间距S如图3所示。其中，正线和负线的线宽相等。

其中，W和S可以根据SI(signal integrity，信号完整性)工程师的叠层文件来确定。

步骤202：确定差分信号线中正线所需实现的绕线总长度。

在实际的PCB布线过程中，由于元器件的位置关系，可能导致差分信号线中正线与负线不等长的问题，因此，为了尽可能的减少正线与负线之间的长度差距，需要将正线进行绕线，该正线所需实现的绕线总长度可以根据正线的当前长度和负线的当前长度的差值来确定。例如，负线的当前长度为100mil，正线的当前长度为80mil，那么正线所需实现的绕线总长度为20mil。

步骤203：将正线按照3W2S方式进行绕线，并对结果进行仿真，得到参考眼图值。

为了保证可以在较小占用面积上保证较高的信号传输质量，可以将目前常用的3W2S绕线方式对应的眼图值作为参考标准，以将该3W2S绕线方式对应的信号传输质量确定为正线绕线时对应的最低信号传输质量。

请参考图4，为现有的3W2S绕线方式对应的绕线示意图。在该图4中，凸起长度(即第三支线的长度)为3W，凸起高度为S。

差分信号线传输信号的质量可以根据眼图来确定，眼图越大，表明信号传输质量越好，因此，可以利用仿真软件对以3W2S的绕线方式绕线后的差分信号线的信号传输质量进行仿真，请参考图5，为现有的3W2S绕线方式对应的眼图。其中，图5的左侧为相应的眼图，图5的右侧为对左侧眼图测量的眼图值。根据图5可知，该眼图值为：宽度：4.292E-11；高度：0.168。

在本实施例中，将图5中的眼图值作为参考眼图值。

步骤204：对正线在绕线时对应的凸起长度在(0,3W)的范围内进行调整，以及对凸起高度在(0,S)的范围内进行调整，分别得到相应的调整结果。

为了尽可能的得到最优选的绕线方式，可以将凸起长度在(0,3W)范围内的任一值与凸起高度在(0,S)范围内的任一值进行组合，得到多个调整结果。并针对每一个调整结果继续执行步骤205。

在本实施例中，以选择出的凸起长度为2W，凸起高度为0.5S为例进行说明。

步骤205：根据正线所需实现的绕线总长度，确定正线在绕线时对应的凸起个数。

为了保证差分信号线正线和负线之间差分阻抗的连续性，减少传输信号的反射，应尽可能使正线和负线平行。因此，在本实施例中，在对差分信号正线进行绕线时，第一支线、所述第三支线均与所述负线平行；所述第二支线、所述第四支线分别与所述第一支线的夹角α均为具有(0,90°]，请参考图3。

在本实施例中，在确定出第一支线、第三支线的长度和α之后，可以根据公式(1)来计算正线在绕线时对应的凸起个数。

其中，N用于表征所述凸起个数，L用于表征所述绕线总长度，h用于表征所述凸起高度，l用于表征所述凸起长度，m用于表征所述第一支线的长度，α用于表征所述第二支线与所述第一支线的夹角。步骤206：根据确定的凸起个数以及凸起长度、凸起高度，将正线进行绕线。

在本实施例中，对于正线的绕线设计可以使用Altium Designer软件来进行模拟。

请参考图6，为凸起长度为2W、凸起高度为0.5S对应的绕线示意图。

步骤207：对绕线后的差分信号线进行仿真，得到仿真后的目标眼图值。

请参考图7，为得到的眼图。其中，图7的左侧为相应的眼图，图7的右侧为对应左侧眼图测量的眼图值。根据图7可知，该眼图值为：宽度：5.167E-11；高度：0.193。

步骤208：比较仿真得到的目标眼图值与参考眼图值，在目标眼图值不小于参考眼图值时，执行步骤209；否则，执行步骤210。

根据步骤203中可知参考眼图值为宽度：4.292E-11；高度：0.168。因此，比较结果为目标眼图值大于参考眼图值，表明该目标眼图值对应的目标调整结果，在进行信号传输时其信号传输质量比3W2S绕线方式的信号传输质量好。

步骤209：将该仿真得到的眼图值对应的调整结果确定为正线绕线对应的目标调整结果，结束。

由于目标调整结果中的凸起高度和凸起长度均比3W2S绕线方式中的凸起高度、凸起长度小，因此，该目标调整结果对应的绕线方式占用空间更小。

步骤210：放弃该调整结果对应的凸起高度和凸起长度，并继续执行步骤204。

如果步骤207得到的眼图值的WidthAtBER和HeightAtBER，有任一一项低于步骤203中得到的参考眼图值，表明该调整结果对应的信号传输质量比3W2S绕线方式的信号传输质量差，那么应该重新回到步骤204，以重新选择凸起高度和凸起长度的组合。

在本发明一个实施例中，还可以选择出所有满足目标眼图值不小于参考眼图值的目标调整结果，并在所有的目标调整结果中选择出眼图值最大的绕线方式，以将该眼图值最大的绕线方式作为最优选的绕线方式。

实施例三

本发明实施例还提供了一种PCB，包括：差分信号线；其中，所述差分信号线包括正线和负线；

所述正线包括至少一个凸起，每一个凸起对应的凸起长度处于(0,3W)的范围内，每一个凸起对应的凸起高度处于(0,S)的范围内；对所述差分信号线的信号传输在仿真时得到的眼图值，不小于在将所述正线按照3W2S绕线方式进行绕线时对应的参考眼图值；

其中，W为所述差分信号线的线宽，S为所述差分信号线中正线和负线之间的间距。

在本发明一个实施例中，所述凸起长度为2W。

在本发明一个实施例中，所述正线在绕线时包括：至少一个凸起；每一个凸起包括：第一支线、第二支线、第三支线和第四支线；所述第一支线、所述第三支线均与所述负线平行；所述第二支线、所述第四支线分别与所述第一支线的夹角均为具有(0,90°]。

在本发明一个实施例中，所述正线包括的凸起个数利用第一公式确定：

所述第一公式包括：

其中，N用于表征所述凸起个数；L用于表征所述绕线总长度；h用于表征所述凸起高度；l用于表征所述凸起长度；m用于表征所述第一支线的长度；α用于表征所述第二支线与所述第一支线的夹角。

综上所述，本发明各个实施例至少可以包括如下有益效果：

1、在本发明实施例中，通过将正线在绕线时对应的凸起长度在(0,3W)的范围内进行调整，以及对凸起高度在(0,S)的范围内进行调整，可以保证正线在绕线时占用的面积相对于现有技术较小，且通过对绕线结果进行仿真，以确定仿真的眼图值不小于现有技术绕线时对应的参考眼图值，从而可以使得在较小占用面积上保证较高的信号传输质量。

2、在本发明实施例中，通过将所述第一支线、所述第三支线均与所述负线平行，可以保证差分信号线正线和负线之间差分阻抗的连续性，减少传输信号的反射。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。