隨著電子產(chǎn)品不斷向高密度、集成化、高可靠性的方向發(fā)展，PCB(印制電路板)作為電子產(chǎn)品最主要的部件之一，越來越多的活躍在電子產(chǎn)業(yè)的舞臺。2016深圳國際電路板采購展覽會(CS SHOW 2016)，將于8月30日至9月1日在深圳會展中心正式拉開帷幕。作為業(yè)內(nèi)唯一以PCB/FPC采購為主題的行業(yè)展會，屆時會有數(shù)以千計的電路板采購商齊聚深圳，與兩岸三地領先的電路板企業(yè)洽談商機!在開展前，先讓我們來關注一下PCB在設計布線中的3種特殊走線技巧。
PCB設計布線(Layout)的好壞將直接影響到整個系統(tǒng)的性能，大多數(shù)高速的設計理論也要最終經(jīng)過 Layout 得以實現(xiàn)并驗證，由此可見，布線在高速 PCB 設計中是至關重要的。下面將針對實際布線中可能遇到的一些情況，分析其合理性，并給出一些比較優(yōu)化的走線策略。
主要從直角走線，差分走線，蛇形線等三個方面來闡述。
1.直角走線
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準之一，那么直角走線究竟會對信號傳輸產(chǎn)生多大的影響呢?從原理上說，直角走線會使傳輸線的線寬發(fā)生變化，造成阻抗的不連續(xù)。其實不光是直角走線，頓角，銳角走線都可能會造成阻抗變化的情況。
直角走線的對信號的影響就是主要體現(xiàn)在三個方面：
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(xù)會造成信號的反射;
三是直角尖端產(chǎn)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(fā)射或接收電磁波，產(chǎn)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，直角走線并不會比直線產(chǎn)生很明顯的EMI。也許目前的儀器性能，測試水平制約了測試的精確性，但至少說明了一個問題，直角走線的輻射已經(jīng)小于儀器本身的測量誤差。
總的說來，直角走線并不是想象中的那么可怕。至少在GHz以下的應用中，其產(chǎn)生的任何諸如電容，反射，EMI等效應在TDR測試中幾乎體現(xiàn)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，過孔等其他方面。當然，盡管直角走線帶來的影響不是很嚴重，但并不是說我們以后都可以走直角線，注意細節(jié)是每個優(yōu)秀工程師必備的基本素質，而且，隨著數(shù)字電路的飛速發(fā)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。
2.差分走線
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，什么另它這么倍受青睞呢?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(fā)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(tài)“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(yōu)勢體現(xiàn)在以下三個方面：
a.抗干擾能力強，因為兩根差分走線之間的耦合很好，當外界存在噪聲干擾時，幾乎是同時被耦合到兩條線上，而接收端關心的只是兩信號的差值，所以外界的共模噪聲可以被完全抵消。
b能有效抑制 EMI，同樣的道理，由于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.時序定位精確，由于差分信號的開關變化是位于兩個信號的交點，而不像普通單端信號依靠高低兩個閾值電壓判斷，因而受工藝，溫度的影響小，能降低時序上的誤差，同時也更適合于低幅度信號的電路。目前流行的LVDS(low voltage differential signaling)就是指這種小振幅差分信號技術。
對于PCB工程師來說，最關注的還是如何確保在實際走線中能完全發(fā)揮差分走線的這些優(yōu)勢。也許只要是接觸過Layout的人都會了解差分走線的一般要求，那就是“等長、等距”。等長是為了保證兩個差分信號時刻保持相反極性，減少共模分量;等距則主要是為了保證兩者差分阻抗一致，減少反射?！氨M量靠近原則”有時候也是差分走線的要求之一。
在PCB電路設計中，一般差分走線之間的耦合較小，往往只占10~20%的耦合度，更多的還是對地的耦合，所以差分走線的主要回流路徑還是存在于地平面。當?shù)仄矫姘l(fā)生不連續(xù)的時候，無參考平面的區(qū)域，差分走線之間的耦合才會提供主要的回流通路，見圖 1-8-17所示。盡管參考平面的不連續(xù)對差分走線的影響沒有對普通的單端走線來的嚴重，但還是會降低差分信號的質量，增加 EMI，要盡量避免。也有些設計人員認為，可以去掉差分走線下方的參考平面，以抑制差分傳輸中的部分共模信號，但從理論上看這種做法是不可取的，阻抗如何控制?不給共模信號提供地阻抗回路，勢必會造成EMI輻射，這種做法弊大于利。
差分走線也可以走在不同的信號層中，但一般不建議這種走法，因為不同的層產(chǎn)生的諸如阻抗、過孔的差別會破壞差模傳輸?shù)男Ч?，引入共模噪聲。此外，如果相鄰兩層耦合不夠緊密的話，會降低差分走線抵抗噪聲的能力，但如果能保持和周圍走線適當?shù)拈g距，串擾就不是個問題。在一般頻率(GHz 以下)，EMI也不會是很嚴重的問題，實驗表明，相距500Mils的差分走線，在3米之外的輻射能量衰減已經(jīng)達到60dB，足以滿足FCC的電磁輻射標準，所以設計者根本不用過分擔心差分線耦合不夠而造成電磁不兼容問題。
3.蛇形線
蛇形線是Layout中經(jīng)常使用的一類走線方式。其主要目的就是為了調(diào)節(jié)延時，滿足系統(tǒng)時序設計要求。設計者首先要有這樣的認識：蛇形線會破壞信號質量，改變傳輸延時，布線時要盡量避免使用。但實際設計中，為了保證信號有足夠的保持時間，或者減小同組信號之間的時間偏移，往往不得不故意進行繞線。
那么，蛇形線對信號傳輸有什么影響呢?走線時要注意些什么呢?其中最關鍵的兩個參數(shù)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(fā)生耦合，呈差模形式，S越小，Lp越大，則耦合程度也越大?？赡軙е聜鬏斞訒r減小，以及由于串擾而大大降低信號的質量，其機理可以參考第三章對共模和差模串擾的分析。
當PCB產(chǎn)業(yè)進入到挑戰(zhàn)和機遇并存的“新常態(tài)”時，本屆深圳CS SHOW 2016將以最快速度展示PCB制程供應鏈整合實力，為參觀者提供即時與多樣化的觀展選擇。本屆展會主辦方將全面展示PCB、FPC、HDI、MPCB、IC載板等電路板，將再次填補國內(nèi)沒有專業(yè)電路板展會的空白。主辦方預計，深圳CS SHOW 2016將有超過10000名覆蓋八大行業(yè)的專業(yè)觀眾和知名買家到場，與兩岸三地領先的電路板洽談商機!
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