高頻高速信號傳輸線應(yīng)避免以90°的拐角走線,是各種PCB Design Guide中極力要求的,因?yàn)楦哳l高速信號傳輸線需要保持特性阻抗一致,而采用90°拐角走線,在傳輸線拐角處,會改變線寬,90°拐角處線寬約為正常線寬的 1.414倍,由于線寬改變了,就會造成信號的反射,同時,拐角處的額外寄生電容也會對信號的傳輸造成時延影響。
當(dāng)然,當(dāng)信號沿著均勻互連線傳播時,不會產(chǎn)生反射和傳輸信號的失真,如果均勻互連線上有一個90°拐角,則會在拐角處造成pcb傳輸線寬的變化,根據(jù)相關(guān)電磁理論計(jì)算得出,這肯定會帶來信號的反射影響。
理論上是這樣,但理論終究是理論,實(shí)際情況90°拐角對高速信號傳輸線造成的影響是否是舉足輕重的呢?
據(jù)軟硬結(jié)合板廠了解,90°拐角對高速信號傳輸線會有負(fù)面影響,理論上是一定的,但是這種影響是不是致命的?90°拐角對于高速數(shù)字信號和高頻微波信號傳輸線的影響是不是一樣的?
對于高速數(shù)字信號來說,90°拐角對高速信號傳輸線會造成一定的影響,對于我們現(xiàn)在高密高速pcb來說,一般走線寬度為4-5mil,一個90°拐角的電容量大約為10fF,經(jīng)測算,此電容引起的時延累加大約為0.25ps,所以,5mil線寬的導(dǎo)線上的90°拐角并不會對現(xiàn)在的高速數(shù)字信號(100-psec上升沿時間)造成很大影響。
而對于高頻信號傳輸線來說,為了避免集膚效應(yīng)(Skin effect)造成的信號損壞,通常會采用寬一點(diǎn)的信號傳輸線,例如50Ω阻抗,100mil線寬,這90°拐角處的線寬約為141mil,寄生電容造成的信號延時大約為25ps,此時,90°拐角將會造成非常嚴(yán)重的影響。
同時,微波傳輸線總是希望能盡量降低信號的損耗,90°拐角處的阻抗不連續(xù)和而外的寄生電容會引起高頻信號的相位和振幅誤差、輸入與輸出的失配,以及可能存在的寄生耦合,進(jìn)而導(dǎo)致電路性能的惡化,影響 PCB 電路信號的傳輸特性。
關(guān)于90°信號走線,我們的觀點(diǎn)是,盡量避免以90°走線,前面不是說90°拐角對高速數(shù)字信號的影響可以忽略嗎?
據(jù)軟硬結(jié)合板廠了解,當(dāng)然,單個90°拐角對高速數(shù)字傳輸線所帶來的信號質(zhì)量影響,相對于導(dǎo)線與參考平面高度的偏差,導(dǎo)線自身蝕刻過程中線寬線距均勻性的變化偏差,板材介電常數(shù)對頻率信號的變化,甚至過孔寄生參數(shù)所帶來的影響都要比90°拐角所帶來的問題大得多。
但是如今的高速數(shù)字電路傳輸線總避免不了要繞等長的,十幾二十個拐角疊加起來,這90°拐角所累計(jì)疊加起來的影響造成的信號上升延時將變得不可忽略。高速信號總是沿著阻抗的路徑傳輸,以90°拐角繞等長,終的實(shí)際信號傳輸路徑會比原來的要略短一些。
而且現(xiàn)在的高速數(shù)字信號傳輸速率正在變得越來越高,目前的HDMI2.0標(biāo)準(zhǔn),傳輸帶寬速率已經(jīng)達(dá)到了18Gbps,90°拐角走線將不再符合要求,而且現(xiàn)在都21世紀(jì)了,現(xiàn)在的EDA軟件即便是那些使用的,對45°走線都已經(jīng)支持的很好了。
同時,以90°拐角走線,以工程美學(xué)來說,也不太符合人們的審美觀。所以,對于現(xiàn)在的layout來說,不論你是不是走的高頻/高速信號線,我們都要盡量避免以90°拐角進(jìn)行走線,除非有特殊的要求。
據(jù)軟硬結(jié)合板廠了解,對于大電流走線,有時我們會以鋪銅銅皮替換走線的方式布線,在鋪銅的拐角處,也需要以兩個45°拐角替換90°拐角,這樣不僅美觀,而且不會存在EMI隱患。