布線（Layout）是PCB設計工程師最基本的工作技能之一。走線的好壞將直接影響到整個係統的性能，大多數高速的設計理論也要最終經過 Layout得以實現並驗證，由此可見
，布線在高速PCB設(she)計(ji)中(zhong)是(shi)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)。下(xia)麵(mian)將(jiang)針(zhen)對(dui)實(shi)際(ji)布(bu)線(xian)中(zhong)可(ke)能(neng)遇(yu)到(dao)的(de)一(yi)些(xie)情(qing)況(kuang)，分(fen)析(xi)其(qi)合(he)理(li)性(xing)

，並(bing)給(gei)出(chu)一(yi)些(xie)比(bi)較(jiao)優(you)化(hua)的(de)走(zou)線(xian)策(ce)略(lve)。主(zhu)要(yao)從(cong)直(zhi)角(jiao)走(zou)線(xian)，差(cha)分(fen)走(zou)線(xian)，蛇(she)形(xing)線(xian)等(deng)三(san)個(ge)方(fang)麵(mian)來(lai)闡(chan)述(shu)。

 

 

直角走線一般是PCBbuxianzhongyaoqiujinliangbimiandeqingkuang，yejihuchengweihengliangbuxianhaohuaidebiaozhunzhiyi，namezhijiaozouxianjiujinghuiduixinhaochuanshuchanshengduodadeyingxiangne
？congyuanlishangshuo，zhijiaozouxianhuishichuanshuxiandexiankuanfashengbianhua



，zaochengzukangdebulianxu。qishibuguangshizhijiaozouxian，dunjiao，ruijiaozouxiandoukenenghuizaochengzukangbianhuadeqingkuang。

直角走線的對信號的影響就是主要體現在三個方麵：一是拐角可以等效為傳輸線上的容性負載，減緩上升時間；二是阻抗不連續會造成信號的反射；三是直角尖端產生的EMI。

 

很多人對直角走線都有這樣的理解，認為尖端容易發射或接收電磁波，產生EMI，這也成為許多人認為不能直角走線的理由之一。然而很多實際測試的結果 顯示，直角走線並不會比直線產生很明顯的EMI。也許目前的儀器性能，測試水平製約了測試的精確性，但至少說明了一個問題
，直角走線的輻射已經小於儀器本 身的測量誤差。

 

總的說來


，直角走線並不是想象中的那麼可怕。至少在GHz以下的應用中

，其產生的任何諸如電容，反射，EMI等效應在TDR測試中幾乎體現不出來， 高速PCB設計工程師的重點還是應該放在布局，電源/地設計，走線設計，過孔等其他方麵。當然，盡管直角走線帶來的影響不是很嚴重
，但並不是說我們以後都 可以走直角線，注意細節是每個優秀工程師必備的基本素質，而且
，隨著數字電路的飛速發展，PCB工程師處理的信號頻率也會不斷提高，到10GHz以上的 RF設計領域，這些小小的直角都可能成為高速問題的重點對象。

 

 

差分信號（Differential Signal）在高速電路設計中的應用越來越廣泛
，電路中最關鍵的信號往往都要采用差分結構設計
，什麼另它這麼倍受青睞呢？在PCB設計中又如何能保證其良好的性能呢
？帶著這兩個問題，我們進行下一部分的討論。

 

何為差分信號？通俗地說，就是驅動端發送兩個等值
、反相的信號，接收端通過比較這兩個電壓的差值來判斷邏輯狀態“0”還是“1”。而承載差分信號的那一對走線就稱為差分走線。

差分信號和普通的單端信號走線相比，最明顯的優勢體現在以下三個方麵：

 

a.抗kang幹gan擾rao能neng力li強qiang，因yin為wei兩liang根gen差cha分fen走zou線xian之zhi間jian的de耦ou合he很hen好hao
，當dang外wai界jie存cun在zai噪zao聲sheng幹gan擾rao時shi，幾ji乎hu是shi同tong時shi被bei耦ou合he到dao兩liang條tiao線xian上shang，而er接jie收shou端duan關guan心xin的de隻zhi是shi兩liang信xin號hao的de差cha值zhi
，所suo以yi外wai界jie的de共gong模mo噪zao聲sheng可ke以yi被bei完wan全quan抵di消xiao。

 

b.能有效抑製EMI，同樣的道理，由於兩根信號的極性相反，他們對外輻射的電磁場可以相互抵消

，耦合的越緊密，泄放到外界的電磁能量越少。

 

c. 時shi序xu定ding位wei精jing確que，由you於yu差cha分fen信xin號hao的de開kai關guan變bian化hua是shi位wei於yu兩liang個ge信xin號hao的de交jiao點dian，而er不bu像xiang普pu通tong單dan端duan信xin號hao依yi靠kao高gao低di兩liang個ge閾yu值zhi電dian壓ya判pan斷duan，因yin而er受shou工gong藝yi，溫wen度du的de影ying響xiang小xiao，能neng降jiang低di時shi序xu上shang的de誤wu差cha，同tong時shi也ye更geng適shi合he於yu低di幅fu度du信xin號hao的de電dian路lu。目mu前qian流liu行xing的deLVDS（low voltage differential signaling）就是指這種小振幅差分信號技術。

 

 

蛇形線是Layout中經常使用的一類走線方式。其主要目的就是為了調節延時
，滿足係統時序設計要求。設計者首先要有這樣的認識：蛇(she)形(xing)線(xian)會(hui)破(po)壞(huai)信(xin)號(hao)質(zhi)量(liang)
，改(gai)變(bian)傳(chuan)輸(shu)延(yan)時(shi)
，布(bu)線(xian)時(shi)要(yao)盡(jin)量(liang)避(bi)免(mian)使(shi)用(yong)。但(dan)實(shi)際(ji)設(she)計(ji)中(zhong)

，為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)信(xin)號(hao)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)保(bao)持(chi)時(shi)間(jian)，或(huo)者(zhe)減(jian)小(xiao)同(tong)組(zu)信(xin)號(hao)之(zhi)間(jian)的(de)時(shi)間(jian)偏(pian)移(yi)
，往(wang)往(wang)不(bu) 得不故意進行繞線。

那麼，蛇形線對信號傳輸有什麼影響呢？走線時要注意些什麼呢？其中最關鍵的兩個參數就是平行耦合長度（Lp）和耦合距離（S）
，如圖1-8-21所示。很明顯，信號在蛇形走線上傳輸時，相互平行的線段之間會發生耦合

，呈差模形式，S越小
，Lp越大，則耦合程度也越大。

 

隨著 PCB 信號切換速度不斷增長，當今的 PCB 設計廠商需要理解和控製 PCB 跡線的阻抗。相應於現代數字電路較短的信號傳輸時間和較高的時鍾速率，PCB 跡線不再是簡單的連接，而是傳輸線。

 

在實際情況中
，需要在數字邊際速度高於1ns或模擬頻率超過300Mhz時控製跡線阻抗。PCB 跡線的關鍵參數之一是其特性阻抗（即波沿信號傳輸線路傳送時電壓與電流的比值）。印製電路板上導線的特性阻抗是電路板設計的一個重要指標

，特別是在高頻電路的PCB設計中，必須考慮導線的特性阻抗和器件或信號所要求的特性阻抗是否一致，是否匹配。這就涉及到兩個概念：阻抗控製與阻抗匹配，本文重點討論阻抗控製和疊層設計的問題。

 

 

阻抗控製（eImpedance Controling），xianlubanzhongdedaotizhonghuiyougezhongxinhaodechuandi，weitigaoqichuanshusulverbixutigaoqipinlv
，xianlubenshenruoyinshike，diecenghoudu，daoxiankuandudengbutongyinsu，jianghuizaochengzukangzhidebianhua，shiqixinhaoshizhen。guzaigaosuxianlubanshangdedaoti，qizukangzhiyingkongzhizaimouyifanweizhinei，chengwei“阻抗控製”。

 

PCB 跡線的阻抗將由其感應和電容性電感、電阻和電導係數確定。影響PCB走線的阻抗的因素主要有： 銅線的寬度、銅線的厚度、介質的介電常數、介質的厚度、焊盤的厚度、地線的路徑
、走線周邊的走線等。PCB 阻抗的範圍是 25 至120 歐姆。

 

在實際情況下，PCB 傳輸線路通常由一個導線跡線、一個或多個參考層和絕緣材質組成。跡線和板層構成了控製阻抗。PCB jiangchangchangcaiyongduocengjiegou，bingqiekongzhizukangyekeyicaiyonggezhongfangshilaigoujian。danshi，wulunshiyongshenmefangshi，zukangzhidoujiangyouqiwulijiegouhejueyuancailiaodedianzitexingjueding：

 

· 信號跡線的寬度和厚度

 

· 跡線兩側的內核或預填材質的高度

 

· 跡線和板層的配置

 

· 內核和預填材質的絕緣常數

 

PCB傳輸線主要有兩種形式：微帶線（Microstrip）與帶狀線（Stripline）。

 

微帶線（Microstrip）：

 

微帶線是一根帶狀導線，指隻有一邊存在參考平麵的傳輸線，頂部和側邊都曝置於空氣中（也可上敷塗覆層），位於絕緣常數 Er 線路板的表麵之上

，以電源或接地層為參考。如下圖所示：

注意：在實際的PCB製造中，板廠通常會在PCB板的表麵塗覆一層綠油，因此在實際的阻抗計算中，通常對於表麵微帶線采用下圖所示的模型進行計算：

帶狀線（Stripline）：

 

帶狀線是置於兩個參考平麵之間的帶狀導線，如下圖所示，H1和H2代表的電介質的介電常數可以不同。

上述兩個例子隻是微帶線和帶狀線的一個典型示範
，具體的微帶線和帶狀線有很多種，如覆膜微帶線等，都是跟具體的PCB的疊層結構相關。

用於計算特性阻抗的等式需要複雜的數學計算，通常使用場求解方法

，其中包括邊界元素分析在內，因此使用專門的阻抗計算軟件SI9000
，我們所需做的就是控製特性阻抗的參數：

 

絕緣層的介電常數Er、走線寬度W1
、W2（梯形）、走線厚度T和絕緣層厚度H。

對於W1、W2的說明：

 

此處的W=W1，W1=W2.

 

規則：W1=W-A

 

W—-設計線寬

 

A—–Etch loss （見上表）

 

走線上下寬度不一致的原因是：PCB板製造過程中是從上到下而腐蝕，因此腐蝕出來的線呈梯形。

PCB的可靠性設計以及地線設計將在下次接著為大家分享。