PCB布線的直角走線的基礎(chǔ)理論

凡億劉老師 · 發(fā)表于 2019-1-7 17:40:22

PCB布線的直角走線的基礎(chǔ)理論

對(duì)于PCB設(shè)計(jì)工程師倆說，布線(layout)是最基本的工作技能之一。走線的好壞將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能，而且大多數(shù)高速的設(shè)計(jì)理論也要最終經(jīng)過Layout得以實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證，由此可見，布線在高速PCB設(shè)計(jì)中是至關(guān)重要的。再布線的過程中，我們一直強(qiáng)調(diào)走線時(shí)不能出現(xiàn)直角，銅皮也盡量避免直角，那么下面我找到一些直角走線的基礎(chǔ)理論和大家分享下；

直角走線一般是PCB布線中要求盡量避免的情況，也幾乎成為衡量布線好壞的標(biāo)準(zhǔn)之一，那么直角走線究竟會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸產(chǎn)生多大的影響呢?從原理上說，直角走線會(huì)使傳輸線的線寬發(fā)生變化，造成阻抗的不連續(xù)。其實(shí)不光是直角走線，頓角，銳角走線都可能會(huì)造成阻抗變化的情況。

直角走線的對(duì)信號(hào)的影響就是主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:

一是拐角可以等效為傳輸線上的容性負(fù)載，減緩上升時(shí)間：

二是阻抗不連續(xù)會(huì)造成信號(hào)的反射：

三是直角尖端產(chǎn)生的EMI。

不同角度走線的拐角線寬變化

傳輸線的直角帶來的寄生電容可以由下面這個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算:

C=61W(Er)1/2/ZO

在上式中：

C就是指拐角的等效電容(單位:pF)，W指走線的寬度(單位:inch)，er指介質(zhì)的介電常數(shù)，zo就是傳輸線的特征阻抗。

舉個(gè)例子：

對(duì)于一個(gè)4Mils的50歐姆傳輸線(er為4.3)來說，一個(gè)直角帶來的電容量大概為0.OlO1pF，進(jìn)而可以估算由此引起的上升時(shí)間變化量:

T10-90%=2.2*C*ZO/2=2.2*0.0101*50/2=0.556ps通過計(jì)算可以看出，直角走線帶來的電容效應(yīng)是極其微小的。

由于直角走線的線寬增加，該處的阻抗將減小，于是會(huì)產(chǎn)生一定的信號(hào)反射現(xiàn)象，我們可以根據(jù)傳輸線章節(jié)中提到的阻抗計(jì)算公式來算出線寬增加后的等效阻抗，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算反射系數(shù):

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