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PCB直角走線究竟會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸產(chǎn)生多大的影響

PCB線路板打樣 ? 2020-07-27 15:13 ? 次閱讀

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.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。

射頻、高速數(shù)字電路:禁止銳角、盡量避免直角。 如果是射頻線,在轉(zhuǎn)角的地方如果是直角,則有不連續(xù)性,而不連續(xù)性將易導(dǎo)致高次模的產(chǎn)生,對(duì)輻射和傳導(dǎo)性能都有影響。RF信號(hào)線如果走直角,拐角處的有效線寬會(huì)增大,阻抗不連續(xù),引起信號(hào)反射。

為了減小不連續(xù)性,要對(duì)拐角進(jìn)行處理,有兩種方法:切角和圓角。圓弧角的半徑應(yīng)足夠大,一般來說,要保證:R>3W。

在PCB布線規(guī)則中,有一條“關(guān)鍵信號(hào)線優(yōu)先”的原則,即電源、摸擬信號(hào)、高速信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、差分信號(hào)和同步信號(hào)等關(guān)鍵信號(hào)優(yōu)先布線。

模擬信號(hào)布線要求模擬信號(hào)的主要特點(diǎn)是抗干擾性差,布線時(shí)主要考慮對(duì)模擬信號(hào)的保護(hù)。對(duì)模擬信號(hào)的處理主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):

1. 為增加其抗干擾能力,走線要盡量短。

2. 部分模擬信號(hào)可以放棄阻抗控制要求,走線可以適當(dāng)加粗。

3. 限定布線區(qū)域,盡量在模擬區(qū)域內(nèi)完成布線,遠(yuǎn)離數(shù)字信號(hào)

高速信號(hào)布線要求:

多層布線高速信號(hào)布線電路往往集成度較高,布線密度大,采用多層板既是布線所必須的,也是降低干擾的有效手段。

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