在設計PCB布局和布線時,將提到高速信號跡線的轉(zhuǎn)角。很多人會說,高速信號不應該以直角跟蹤,而是應該以45度角跟蹤,并且可以說弧將大于45度,轉(zhuǎn)角更好。
那么,PCB布局到底是否可以90度布線?
高頻和高速信號傳輸線應避免以90°角布線,這在各種PCB設計指南中都是強烈要求的,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致耗時的信號傳輸,延遲影響。
當然,當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,則會導致角處pcb傳輸線的寬度發(fā)生變化。根據(jù)相關電磁理論計算表明,這肯定會帶來信號的反射效應。
理論上是這樣,但理論畢竟是理論。

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線寬的導線上的90°角不會對當前高速數(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,從而導致電路性能惡化,影響PCB電路信號的傳輸特性。
關于90°信號布線,我們的觀點是盡可能避免90°布線。單個90°角對高速數(shù)字傳輸線信號質(zhì)量的影響,相對于導線高度和參考平面的偏差、導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,也遠比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。當超過十個或二十個角重疊時,由這些90°角的累積效應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。
同時,在90°角處布線電纜在工程美學方面不符合人們的美學。因此,對于當前布局,無論您使用的是高頻/高速信號線,除非有特殊要求,否則應盡量避免90°角布線。
審核編輯 黃宇
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