現在但凡打開SoC原廠的PCB Layout Guide,都會提及到高速信號的走線的拐角角度問題,都會說高速信號不要以直角走線,要以45度角走線,并且會說走圓弧會比45度拐角更好。
事實是不是這樣?PCB走線角度該怎樣設置,是走45度好還是走圓弧好?90度直角走線到底行不行?這是老wu經常看見廣大 PCB Layout 拉線菌熱議的話題。
大家開始糾結于pcb走線的拐角角度,也就是近十幾二十年的事情。上世紀九十年代初,PC界的霸主Intel主導定制了PCI總線技術。
似乎從PCI接口開始,我們開始進入了一個“高速”系統設計的時代。
20世紀90年代以后,正是有了一幫類似老wu這樣的玩家對3D性能的渴望,使得相應的電子設計和芯片制造技術能夠按照摩爾定律往前發展,由于IC制程的工藝不斷提高,IC的晶體管開關速度也越來越快,各種總線的時鐘頻率也越來越快,信號完整性問題也在不斷的引起大家的研究和重視。比如現在人們對4K高清家庭影音視頻的需求,HDMI2.0傳輸標準速率已經達到了 18Gbps !!!
在我誕生之前,pcb拉線菌應該還是比較單純的同學,把線路拉通,擼順,整潔美觀即可,不用去關注各種信號完整性問題。比如下圖所示的 HP 經典的 HP3456A 六位半萬用表的電路板所示,大量的90°角走線。
HP3456A 沒有淚滴,幾乎是故意走的直角(某些地方本來一個斜角走完,它偏要連續走幾個直角),絕大多數地方沒有鋪銅。
右上角,拐直角不止,線寬還變小了?
直角、搭橋、鋪銅,模擬就真的不能鋪銅嗎?
直角,45度斜線,任意角度斜線,方焊盤,圓焊盤,唯獨不見淚滴
高速信號線拐一下90°真的會懷孕?獅屎是不是這樣的?老wu這里以自己膚淺的擼線姿勢,跟大家探討一下關于高頻/高速信號的走線拐角角度問題。我們從銳角到直角、鈍角、圓弧一直到任意角度走線,看看各種走線拐角角度的優缺點。
PCB 能不能以銳角走線
PCB能不能以銳角走線,答案是否定的,先不管以銳角走線會不會對高速信號傳輸線造成負面影響,單從PCB DFM方面,就應該避免出現銳角走線的情形。
因為在PCB導線相交形成銳角處,會造成一種叫酸角“acid traps”的問題,啥?酸豆角?好吧,老wu挺喜歡酸豆角拌面,但是這里的pcb上的酸角卻是個令人討厭的東西。在pcb制板過程中,在pcb線路蝕刻環節,在“acid traps”處會造成pcb線路腐蝕過度,帶來pcb線路虛斷的問題。
雖然,我們可以借助CAM 350 進行DFF Audit自動檢測出“acid traps”潛在問題,避免在PCB在制造產生時產生加工瓶頸,如果PCB板廠工藝人員檢測到有酸角(acid trap)存在,他們將簡單地貼一塊銅到這個縫隙中。
好吧,老wu覺得,很多板廠的工程人員他們其實并不懂layout的,他們只是從PCB工程加工的角度進行了修復酸角(acid trap)的問題,但這種修復會不會帶來進一步的信號完整性問題便不得而知了,所以我們在layout是就應該從源頭去盡量避免產生酸角(acid trap)。
怎樣避免拉線時出現銳角,造成acid trap DFM 問題?現代的EDA設計軟件(如Cadence Allegro、Altium Designer等)都帶有了完善的Layout走線選項,我們在layout走線是,靈活運用這些輔助選項,可以極大的避免我們在layout時產生產生“acid trap”現象
焊盤的出線角度設置 避免導線與焊盤形成銳角角度的夾角
利用 Cadence Allegro 的 Enhanced Pad Entry 功能能夠讓我們在layout時盡可能的避免導線與焊盤在出線時形成夾角,避免造成“acid traps”DFM問題。
避免兩條導線交叉形成銳角夾角
靈活應用 Cadence Allegro 布線時切換 ” toggle “ 選項,可以避免導線拉出T型分支時形成銳角夾角,避免造成“acid traps”DFM問題。
pcb layout能不能以90°走線
高頻高速信號傳輸線應避免以90°的拐角走線,是各種PCB Design Guide中極力要求的,因為高頻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。
當然,當信號沿著均勻互連線傳播時,不會產生反射和傳輸信號的失真,如果均勻互連線上有一個90°拐角會,則會在拐角處造成pcb傳輸線寬的變化,根據相關電磁理論計算得出,這肯定會帶來信號的反射影響。
理論上是這樣,老wu催牛逼時也會列舉各種理論,但理論終究是理論,實際情況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?
打個比方,比如王失聰同學(這里的王同學純屬老wu為了劇情需要虛構出來的,肯定沒有哪位親生父親會為自己的兒子取這樣的名字吧,如有雷同,純屬榮幸,O(∩_∩)O~)帶著他們家的二哈和女票去打火鍋,看到路邊掉了一百塊錢,你說他撿還是不撿?
撿起這一百塊,理論上會使得王失聰的個人財富又增長了一百塊,但是對于隨便找個女票啪啪啪刷卡買豪車如買白菜的王同學來說,可以完全無視,而對于老wu來說,這可是巨款吶,我一般都會沖過去假裝系鞋帶的…
所以,90°拐角對高速信號傳輸線會有負面影響,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,經測算,此電容引起的時延累加大約為0.25ps,所以,5mil線寬的導線上的90°拐角并不會對現在的高速數字信號(100-psec上升沿時間)造成很大影響。
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原文標題:PCB走線角度該走45度還是90度?
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