PCB科技 - PCB佈局中的專業佈線策略

佈局是最基本的技能之一 印刷電路板設計 工程師. 佈線質量將直接影響整個系統的效能. 大多數高速設計理論最終將通過佈局實現和驗證. 因此, 佈線在高速中非常重要 印刷電路板設計. 下麵將分析其合理性，並針對實際佈線中可能遇到的一些情况，給出一些優化的佈線策略. 主要從直角佈線, 差分路由, 蛇形線等3個方面.

1、直角佈線

通常需要避免直角佈線 印刷電路板 裝電線, 它幾乎已經成為衡量佈線質量的標準之一. 直角佈線對訊號傳輸有多大影響? 原則上, 直角佈線將改變傳輸線的線寬, 導致阻抗不連續. 事實上, 不僅僅是直角佈線, 鄧角和銳角佈線可能導致阻抗變化.

直角佈線對訊號的影響主要體現在3個方面：第一，轉角可以等效於輸電線路上的電容性負載，以減緩上升時間； 其次，不連續阻抗會引起訊號反射； 第3個是直角尖端產生的電磁干擾。

傳輸線直角引起的寄生電容可通過以下經驗公式計算：

C=61W（Er）[尺寸=1]1/2[/size]/Z0

在上式中，C為轉角的等效電容（組織：PF），W為佈線寬度（組織：英寸），εR為介質的介電常數，Z0為傳輸線的特性阻抗。 例如，對於4mils 50 ohm傳輸線（R為4.3），直角帶來的電容約為0.0101pf，然後可以估計由此引起的上升時間變化：

T10-90%=2.2*C*Z0/2=2.2*0.0101*50/2=0.556ps

通過計算可以看出，直角佈線引起的電容效應非常小。

隨著直角線線寬的新增，阻抗將降低，並會出現某種訊號反射現象。 我們可以根據傳輸線一章中提到的阻抗計算公式計算線寬新增後的等效阻抗，然後根據經驗公式計算反射係數：

Ï=（zs-z0）/（zs+z0）。 通常，直角佈線引起的阻抗變化在7%-20%之間，囙此最大反射係數約為0.1。 此外，從下圖可以看出，傳輸線的阻抗在w/2線的長時間內變化到最小，然後在w/2時間後恢復到正常阻抗。 阻抗變化的整個時間很短，通常在10ps以內。 對於一般訊號傳輸來說，如此快速和微小的變化幾乎可以忽略不計。

許多人對直角佈線有這種理解，認為尖端容易發射或接收電磁波並產生電磁干擾，這也成為許多人認為不能使用直角佈線的原因之一。 然而，許多實際測試的結果表明，直角佈線不會比直線產生明顯的電磁干擾。 也許當前的儀器效能和測試水准限制了測試的準確性，但至少它表明了一個問題，即直角佈線的輻射小於儀器本身的測量誤差。

一般來說，直角佈線沒有預期的那麼糟糕。 至少在GHz以下的應用中，電容、反射和EMI等任何影響都很難在TDR測試中反映出來。 高速印刷電路板設計工程師應專注於佈局、電源/接地設計、佈線設計、過孔和其他方面。 當然，雖然直角佈線的影響不是很嚴重，但這並不意味著我們將來可以採用直角佈線。 注重細節是每一位優秀工程師必備的基本素質。 此外，隨著數位電路的快速發展，印刷電路板工程師處理的訊號頻率將繼續新增到10GHz以上的射頻設計領域，這些小直角可能成為高速問題的焦點。

印刷電路板 Differential routing

差分訊號在高速電路設計中的應用越來越廣泛。 電路中最關鍵的訊號通常採用差分結構設計。 是什麼讓它如此受歡迎？ 如何確保其在印刷電路板設計中具有良好的效能？ 有了這兩個問題，我們將討論下一部分。

什麼是差分訊號？ 一般來說，驅動器發送兩個等效和反向訊號，接收器通過比較兩個電壓之間的差异來判斷邏輯狀態是“0”還是“1”。 攜帶差分訊號的一對路由線稱為差分路由。