PCB走线要“尽量”短_笔记
PCB走线要“尽量”短_笔记
- 关键影响要素
- 作为“走线要尽量短”这条规则的补充的理论依据
- 方波信号
- 控制走线的特征阻抗
大家都知道两点之间直线最短，但是假如两点之间没有直线路径怎么办?
你会绕过去好还是换层好，尽量短就行？又有问题来了 究竟多短才算短?多长才算长呢?
所以走线要“尽量”短需要在这条规则打几个补丁
关键影响要素
走线尽量短，差分线尽量靠近，或尽量避免串扰，这些都不总是必须的，它最终取决于走线上的信号 ，这才是最终往下考量的要素。实际上PCP走线的长短是否影响信号，关键还要看信号的频率是高还是低。
当PCB走线长度与信号的波长差不多时，它就不能算短了，这时候就得考虑走线长度，宽度以及介质等因素对信号的影响
上图所示，导线长度与波长相比，比较短时在信号传输的过程中，导线两端的信号，同一时刻的电压相差很小，也就是说信号传导的时间很短，两端信号的相位几乎相同，当导线长度与信号波长相比差不多时，在信号传输过程中，电压差别很大或者说相位差别很大，这种情况下就不能忽视导线的长度了
因为较长导线中的信号传导，除了传导时间较长外就是阻抗不连续的地方，会发生反射，如下图所示
反射波与入射波在较长时，示波器探针挂在线上显示结果信号波形发生明显改变，出现过冲。如下图所示。
严重时甚至产生驻波，如下图所示。
作为“走线要尽量短”这条规则的补充的理论依据
当L小于 0.1入 时，可以认为它足够短，而不考虑它的长度影响，比如信号频率为100 MHZ，波长3m，假如线长100 mm。
从以上公式比较得出，可以认为走线长度足够短。
如果频率为1GHz，波长3m。
就可以认为走线长度太长了，不符合要求。
方波信号
对于方波信号，由于它的高次谐波分量很多，肯定不能用其基频来计算，要换一种方法。用信号的上升时间和在导线中传导的时间来估计。
信号在导线上传导的时间为Tp，信号的上升时间为Tr
如果 Tp 大于 Tr/10，则认为信号线过长。
如果 Tp 小于 Tr/10，则认为信号线足够短。
还有一个问题需要面对，由于受到电路板布局的限制比如输出接口，你只能放置在电路板的周边，这样你不可能保证所有的走线都符合最短原则。
走线长了怎么处理，走线的长度与信号波长相比，差不多或者更长时。就需要以传输线来看待它。
控制走线的特征阻抗
为避免线上的阻抗不连续以减小信号反射，常见的信号走线比如USB、HDMI、以太网等等，都有标准规定数据线的阻抗。以此基础绘制走线。
对于高速差分数据线和同步数据总线，还有走线长度匹配误差的要求，这也与信号频率有关。比如以太网数据线时钟为 1GHZ 时，正负两条数据线的长度，误差要控制在 20 Mils 以内。普通没有标准可循的高频信号线可以按照 100Ω或者 50Ω来设计PCB走线。即使按上述传输线的布线标准做。一般也要控制走线的总长度。因为信号传输损耗和延时也会影响电路性能。具体还要根据信号传输协议、器件数据手册、PCB 损耗等参数来决定。反过来看一些标准的高频数据总线，只要走线足够短，不按传输线布线处理也是没有问题的，比如常见的在双面板上的那些 USB数据线。
以上就是走线要“尽量”短，这条经验规则的补充
