软件|PCB走线角度选择不该90°? — PCB Layout 跳坑指南( 三 )


而且现在的高速数字信号传输速率正在变得越来越高 , 目前的HDMI2.0标准 , 传输带宽速率已经达到了18Gbps , 90°拐角走线将不再符合要求 , 而且现在都21世纪了 , 现在的EDA软件即便是那些免费使用的 , 对45°走线都已经支持的很好了 。
同时 , 以90°拐角走线 , 以工程美学来说 , 也不太符合人们的审美观 。 所以 , 对于现在的layout来说 , 不论你是不是走的高频/高速信号线 , 我们都要尽量避免以90°拐角进行走线 , 除非有特殊的要求 。 对于大电流走线 , 有时我们会以铺铜铜皮替换走线的方式布线 , 在铺铜的拐角处 , 也需要以两个45°拐角替换90°拐角 , 这样不仅美观 , 而且不会存在EMI隐患 。
以45°走线
除了射频信号和其他有特殊要求的信号 , 我们PCB上的走线应该优选以45°走线 。 要注意一点的是 , 45°角走线绕等长时 , 拐角处的走线长度要至少为1.5倍线宽 , 绕等长的线与线之间的间距要至少4倍线宽的距离 。 由于高速信号线总是沿着阻抗最低的路径传输 , 如果绕等长的线间距太近 , 由于线间的寄生电容 , 高速信号走了捷径 , 就会出现等长不准的情况 。 现代的EDA软件的绕线规则都可以很方便的设置相关的绕线规则 。


以arc弧形走线
如果不是技术规范明确要求要以弧形走线 , 或者是rf微波传输线 , 老wu个人觉得 , 没有必要去走弧形线 , 因为高速高密度pcb的layout , 大量的弧形线后期修线非常麻烦 , 而且大量的弧形走线也比较费空间 。

当然 , 对于RF微波信号传输线 , 还是优先走圆弧线 , 甚至是要走“采用 45° 外斜切”线走线 。
下图为射频信号传输线圆弧走线与45度角走线发射功率实测的对比结果 , 狮屎可以证明 , 高频信号圆弧走线的确由于45°角走线 。



以任意角度走线
随着4G/5G无线通讯技术的发展和电子产品的不断升级换代 , 目前PCB数据接口传输速率已高达10Gbps或25Gbps以上 , 且信号传输速率还在不断的朝着高速化方向发展 。 随着信号传输的高速化、高频化发展 , 对PCB阻抗控制和信号完整性提出了更高的要求 。 对于PCB板上传输的数字信号来说 , 电子工业界应用的包括FR4在内的许多电介质材料 , 在低速低频传输时一直被认为是均匀的 。 但当系统总线上电子信号速率达到Gbps级别时 , 这种均匀性假设不再成立 , 此时交织在环氧树脂基材中的玻璃纤维束之间的间隙引起的介质层相对介电常数的局部变化将不可忽视 , 介电常数的局部扰动将使线路的时延和特征阻抗与空间相关 , 从而影响高速信号的传输 。 基于FR4测试基板的测试数据表明 , 由于微带线与玻纤束相对位置差异 , 导致测量所得的传输线有效介电常数波动较大 , 最大、最小值之差最大可以达到△εr=0.4 。 尽管这些空间扰动看上去较小 , 它会严重影响数据速度为5-10Gbps的差分传输线 。
在一些高速设计项目中 , 为了应对玻纤效应对高速信号的影响 , 我们可以采用zig-zag routing布线技术以减缓玻纤效应的影响 。
Cadence Allegro PCB Editor 16.6-2015 及后续版本带来了对zig-zag布线模式的支持 。
在 Cadence Allegro PCB Editor 16.6-2015 菜单中选择”Route -> Unsupported Prototype -> Fiber Weave Effect” 打开zig-zag routing功能 。



正如二十年前我们pcb layout不用关注是否要走弧形线 , 不用担心pcb板材玻璃纤维对高速信号的影响一样 。
所以 , 不存在一成不变的pcb layout规则 , 随着pcb制造工艺的提升和数据传输速率的提高 , 有可能现在正确的规则在将来将变得不再适用 。 所以最为一枚合格的拉线菌 , 一定要与时俱进 , 掌握产业技术方向的发展 , 才能不被大浪淘沙所淘汰 。