直角走线有多可怕?
做PCB设计从一入行就被叮咛,千万不能直角走线。直角走线到底有什么本领让工程师们这么严阵以待呢?由直角公式我们知道直角走线处线宽会增加,这就会引入不必要的电容,从而影响上升沿。还会使阻抗突变,引起反射。所以不要走直角是工程师的共识。
以上都是定性的分析,但直角走线到底会增加多少电容,阻抗会有多少变化呢?直角走线带来的寄生电容经验公式如下:
C=61*W*Er/2*Z0
在上式中,C就是指拐角的等效电容(单位:pF),W指走线的宽度(单位:inch),εr指介质的介电常数,Z0就是传输线的特征阻抗。举个例子,对于一个5Mils的50欧姆传输线(εr为4.2)来说,一个直角带来的电容量大概为0.0128pF。哇咔咔,太小了吧!从经验公式可以看出线宽越大引入的电容越大,但是50欧姆的传输线怎么也就是这个级别。

再用以下经验公式估算由此引起的上升时间变化量:
Tr(10-90%)=2.2*C*Z0/2 = 2.2*0.0128*50/2 = 0.704ps
通过计算可以看出,直角走线带来的电容效应是极其微小的。
由于直角走线的线宽增加,该处的阻抗将减小,于是会产生一定的信号反射现象,我们可以根据阻抗近似计算公式来算出线宽增加后的等效阻抗,然后计算反射系数:
ρ=(Zs-Z0)/(Zs+Z0)。一般对于50欧姆的传输线,直角走线导致的阻抗变化在15%左右,因而反射系数一般小于0.1。最主要这个阻抗突变时间极短,往往在几ps之内,这样快而且微小的变化对一般的信号传输来说几乎是可以忽略的。
下图是我们的实测数据,无论是从回损还是插损看,在20G范围内直角走线和钝角走线差别都很小。


其实直角的危害并没有想象中那么可怕吧!我们的设计中常有类似的过设计行为,这是由于直接把射频微波中的设计原则直接引入的结果。那是不是说我们就可以直角走线了呢?不要啦。危害再小也是危害,只要知道这个问题不致命就行了,您说呢?

赞一个 勿以恶小而为之 虽然危害小 还是要避免啦
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无论是从回损还是插损看,在20G范围内直角走线和钝角走线差别都很小。
那这么说的话,20G以内的信号,走弧线的必要性也不是那么大咯?。
无论是从回损还是插损看,在20G范围内直角走线和钝角走线差别都很小。
那这么说的话,20G以内的信号,走弧线的必要性也不是那么大咯?。
