在設(shè)計PCB布局和布線時,將提到高速信號跡線的轉(zhuǎn)角。他們會說,高速信號不應(yīng)該以直角跟蹤,而是應(yīng)該以45度角跟蹤,并且可以說弧將大于45度。轉(zhuǎn)角更好。
是這樣嗎?如何設(shè)置PCB跡線角度,最好是45度還是圓???90度直角接線可以嗎?
PCB布局是否可以90度布線?
高頻和高速信號傳輸線應(yīng)避免以90°角布線,這在各種PCB設(shè)計指南中都是強(qiáng)烈要求的,因為高頻和高速的信號傳輸線需要保持特性阻抗一致,并且在傳輸線的角部使用90°角路由,將改變線寬。90°角處的線寬約為正常線寬的1.414倍。因為線寬變化,會引起信號反射。同時,拐角處的額外寄生電容也將導(dǎo)致耗時的信號傳輸。延遲影響。
當(dāng)然,當(dāng)信號沿均勻互連傳播時,傳輸?shù)男盘枌]有反射和失真。如果均勻互連上有90°角,則會導(dǎo)致角處pcb傳輸線的寬度發(fā)生變化。根據(jù)相關(guān)電磁理論計算表明,這肯定會帶來信號的反射效應(yīng)。
理論上是這樣,但理論畢竟是理論。90°轉(zhuǎn)角對高速信號傳輸線的影響在實踐中是否重要?
90°轉(zhuǎn)角將對高速信號傳輸線產(chǎn)生負(fù)面影響,這在理論上是肯定的,但這種影響是致命的嗎?90°角對高速數(shù)字信號和高頻微波信號傳輸線有相同的影響嗎?
對于高速數(shù)字信號,90°轉(zhuǎn)角將對高速信號傳輸線產(chǎn)生一定影響。對于我們當(dāng)前的高密度和高速pcb,一般跡線寬度為4-5mil,90°角的電容約為10fF。據(jù)估計,由該電容器引起的累積延遲約為0.25ps,因此具有5mil線寬的導(dǎo)線上的90°角不會對當(dāng)前高速數(shù)字信號(100 psec上升沿時間)產(chǎn)生很大影響。
對于高頻信號傳輸線,為了避免集膚效應(yīng)造成的信號損壞,通常使用更寬的信號傳輸線如50Ω阻抗和100mil線寬。90°角處的線寬約為141mil,由寄生電容引起的信號延遲約為25ps。此時,90°角將產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響。
同時,微波傳輸線總是希望盡量減少信號的損失。90°角處的阻抗不連續(xù)性和外部的寄生電容將導(dǎo)致高頻信號的相位和振幅誤差、輸入和輸出之間的失配,以及可能存在的寄生耦合,從而導(dǎo)致電路性能惡化,影響PCB電路信號的傳輸特性。
關(guān)于90°信號布線,我們的觀點(diǎn)是盡可能避免90°布線。它不是說90度角對高速數(shù)字信號的影響可以忽略嗎?
當(dāng)然,單個90°角對高速數(shù)字傳輸線信號質(zhì)量的影響,相對于導(dǎo)線高度和參考平面的偏差、導(dǎo)線本身蝕刻過程中線寬和線間距均勻性的偏差,以及片材介電常數(shù)對頻率信號變化的影響,即使通過寄生效應(yīng),也遠(yuǎn)比90°角更成問題。
然而,今天的高速數(shù)字電路傳輸線總是必須纏繞在相同的長度上。當(dāng)超過十個或二十個角重疊時,由這些90°角的累積效應(yīng)引起的信號上升延遲將變得不可忽略。高速信號始終沿阻抗路徑傳輸,90°角長度相等,最終實際信號傳輸路徑將略短于原始路徑。
現(xiàn)在高速數(shù)字信號傳輸速率越來越高,當(dāng)前的HDMI2.0標(biāo)準(zhǔn),傳輸帶寬已經(jīng)達(dá)到18Gbps,90°角布線將不再滿足要求,現(xiàn)在是21世紀(jì),現(xiàn)在45°的EDA軟件已經(jīng)得到了很好的支持,即使是那些使用它的人。
同時,在90°角處布線電纜在工程美學(xué)方面不符合人們的美學(xué)。因此,對于當(dāng)前布局,無論您使用的是高頻/高速信號線,除非有特殊要求,否則應(yīng)盡量避免90°角布線。
對于高電流跡線,有時我們用覆銅板代替跡線。在銅包層的拐角處,我們還需要用兩個45°角替換90°角,這不僅美觀,而且沒有EMI。這是一個隱患。
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