直角走線一般是PCB Layout 布線設(shè)計(jì)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.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/Z0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),εr指介質(zhì)的介電常數(shù),Z0就是傳輸線的特征阻抗。
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):ρ=(Zs-Z0)/(Zs+Z0),一般直角走線導(dǎo)致的阻抗變化在7%-20%之間,因而反射系數(shù)最大為0.1左右。
很多人對(duì)直角走線都有這樣的理解,認(rèn)為尖端容易發(fā)射或接收電磁波,產(chǎn)生EMI,這也成為許多人認(rèn)為不能直角走線的理由之一。然而很多實(shí)際測(cè)試的結(jié)果顯示,直角走線并不會(huì)比直線產(chǎn)生很明顯的EMI。也許目前的儀器性能,測(cè)試水平制約了測(cè)試的精確性,但至少說明了一個(gè)問題,直角走線的輻射已經(jīng)小于儀器本身的測(cè)量誤差。
總的說來,直角走線并不是想象中的那么可怕。至少在GHz以下的應(yīng)用中,其產(chǎn)生的任何諸如電容,反射,EMI等效應(yīng)在TDR測(cè)試中幾乎體現(xiàn)不出來,
高速PCB設(shè)計(jì)工程師的重點(diǎn)還是應(yīng)該放在布局,電源/地設(shè)計(jì),走線設(shè)計(jì),過孔等其他方面。當(dāng)然,盡管直角走線帶來的影響不是很嚴(yán)重,但并不是說我們以后都可以走直角線,注意細(xì)節(jié)是每個(gè)優(yōu)秀工程師必備的基本素質(zhì),而且,隨著數(shù)字電路的飛速發(fā)展,PCB工程師處理的信號(hào)頻率也會(huì)不斷提高,到10GHz以上的RF設(shè)計(jì)領(lǐng)域,這些小小的直角都可能成為高速問題的重點(diǎn)對(duì)象。
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