《PCB_Layout_中的直角走线、差分走线和蛇形线》.pdf

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PCB Layout 中的直角走线、差分走线和蛇形线 线(Layout )是PCB 设计工程师最基本的工作技能之一。走线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。 主要从直角走线,差分走线,蛇形线等三个方面来阐述。 1. 直角走线 直角走线一 是 PCB 线中要求尽量避免的情况,也几乎成为衡量 线好坏的标准之一, 那么直角走线究竟会对信号传输产生多大的影响呢?从原理上说,直角走线会使传输线的线 宽发生变化,造成阻抗的不连续。其实不光是直角走线,顿角,锐角走线都可能会造成阻抗 变化的情况。 直角走线的对信号的影响就是主要体现在三个方面: 一是拐角可以等效为传输线上的容性负载,减缓上升时间; 二是阻抗不连续会造成信号的反射; 三是直角尖端产生的EMI。 www .eda365.c om! i; B+ O0 w0 } 传输线的直角带来的寄生电容可以由下面这个经验公式来计算: EDA36 5 论 C=61w( r )/2z0 在上式中,C 就是指拐角的等效电容 (单位:pF),W 指走线的宽度 (单位:inch ), r 指介质的介电常数,Z0 就是传输线的特征阻抗。举个例子,对于一个4Mils 的50 欧姆传输 线( r 为4.3)来说,一个直角带来的电容量大概为0.0101pF,进而可以估算由此引起的上 升时间变化量: T10-90%=2.2*C*Z0/2 = 2.2*0.0101*50/2 = 0.556ps 通过计算可以看出,直角走线带来的电容效应是极其微小的。 由于直角走线的线 宽增加,该处的阻抗将减小,于是会产生一定的信号反射现象,我们可以根据传输线章节中 提到的阻抗计算公式来算出线宽增加后的等效阻抗,然后根据经验公式计算反射系数: ρ=(Zs-Z0)/(Zs Z0)www .eda365.c om }$ E0 G * e7 一 直角走线导致的阻抗变化在 7%-20%之间,因而反射系数最大为0.1 左右。而且, 从下图可以看到,在W/2 线长的时间内传输线阻抗变化到最小,再经过W/2 时间又恢复到 正常的阻抗,整个发生阻抗变化的时间极短,往往在10ps 之内,这样快而且微小的变化对 一 的信号传输来说几乎是可以忽略的。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 很多人对直角走线都有这样的理解,认为尖端容易发射或接收电磁波,产生EMI,这也 成为许多人认为不能直角走线的理由之一。然而很多实际测试

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