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PCB在设计布线中的特殊走线技巧

2020-03-27 点击量:

    pcb打样布线(Layout)的好坏将直接影响到整个系统的性能,大多数高速的设计理论也要最终经过 Layout 得以实现并验证,由此可见,布线在高速 PCB 设计中是至关重要的。下面将针对实际布线中可能遇到的一些情况,分析其合理性,并给出一些比较优化的走线策略。
     直角行走
     通常需要直角走线来避免PCB布线中的情况,并且几乎已成为衡量布线质量的标准之一,那么直角走线会对信号传输产生多大影响?原则上,直角走线会导致传输线的线宽发生变化,从而导致阻抗不连续。实际上,不仅直角线,直角,锐角的走线都可能引起电阻变化。
     直角行走对信号的影响主要体现在三个方面:
     首先,拐角可以等同于传输线上的容量负载,从而减慢了上升时间。
     其次,不连续的阻抗会引起信号反射。
     第三是在直角尖端产生的EMI。
     传输线直角产生的寄生电容可以通过以下经验公式计算得出:C-61W(Er)1/2 / Z0
     在上式中,C表示拐角处的等效电容器(单位:pF),W表示步行线的宽度(单位:英寸),介质的介电常数,Z0是传感器的特性阻抗。传输线。例如,对于一条4英里50欧姆的传输线(r 4.3),直角带来的电容约为0.0101pF,这使您可以估计上升时间的变化:T10-90%s 2.2 x C-Z0 / 2 s 2.2 x 0.0101 x 50/2 s 0.556ps
从计算中可以看出,直角行走的电容效应非常小。
     随着直角线线宽的增加,阻抗会减小,因此会发生一定的信号反射现象,线宽增加后,我们可以根据传输线中提到的阻抗计算公式计算出等效阻抗章节,然后根据经验公式计算反射系数:(Zs-Z0)/(Zs-Z0)
普通直角行走线会引起7%到20%的偏移,因此反射系数约为0.1。而且,可以看出,在W / 2线长时间传输线的阻抗变化到最小,然后经过W / 2时又恢复到正常阻抗,整个阻抗发生的时间很短,通常在10ps以内,因此一般信号传输的快速和微小变化几乎可以忽略不计。
     许多人对直角行走线有这种理解,即尖端很容易发射或接收电磁波,产生EMI,这也是许多人认为不能直角行走的原因之一。但是,许多实际测试的结果表明,直角线不会比直线产生更大的EMI。也许当前的仪器性能,测试水平限制了测试的准确性,但至少一个问题是,直角线辐射一直小于仪器本身的测量误差。
     总体而言,直角线并不像您想象的那样可怕。至少在GHz以下的应用中,电容,反射,EMI等任何影响在TDR测试中几乎都不会反映出来,高速PCB设计工程师的重点应放在布局,电源/接地设计,线路设计,当然,尽管直角行走线的影响不是很严重,但这并不意味着我们将来可以去直角行走线,注重细节是每位优秀工程师的基本素质,并且,随着数字电路的飞速发展,PCB工程师处理信号频率将不断提高,达到10GHz以上的RF设计领域,这些小的直角可能成为高速问题的焦点。

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