實際設計PCB的時候,經常看到有的工程師追求走線藝術,將電路板上的走線走得橫平豎直的,看起來非常美觀,而有的工程師的走線則是彎彎拐拐的,喜歡以亂易整,還有的工程師永遠追求最短距離走線,能斜著走線的決不橫平豎直。那么這各種走線風格背后有沒有什么區別呢,本文就一一道來,介紹介紹PCB走線的技術和藝術。
1、橫平豎直的問題
PCB的基礎材料是覆銅板,目前常見的FR-4是以電子玻纖布為增強材料,浸以環氧樹脂, 覆以一定厚度的銅箔,再經熱壓處理而成。
低頻時玻纖布對PCB的電氣性能影響較小,可以認為介質是均勻的,但高頻時,介質層局部特性將會對PCB的電氣特性有很大影響。
不同的玻纖布,經緯紗線的寬度及其間距大小也不一樣,如果按橫平豎直的布線策略,則PCB走線始終與基板邊緣呈0°或者90°,這樣會導致傳輸線方向與玻纖經緯向平行,此時會出現幾種情況:傳輸線在經向玻纖束正上方,傳輸線在緯向玻纖束正上方,傳輸線在兩根經向玻纖束中間,傳輸線在兩根緯向玻纖束中間。
由于玻纖布的相對介電常數和環氧樹脂存在較大差異(環氧樹脂約為3,玻纖布約為6)。因此板面不同位置的介電常數存在差異,從而導致板面不同位置阻抗的差異。同時,同一阻抗線,由于位置不同,介電常數也不均勻。對于差分對的影響更為明顯,可能導致眼圖塌陷。
根據上述解釋,橫平豎直的走線雖然很美觀,但不一定實用,實際設計中,一定是功能性能優先,美觀藝術其次,最好的當然是既好用又好看啦~
實際設計中也不是一定會出問題,可能取決于以下一些因素:
差分走線正好一根在玻纖束上,一根在環氧樹脂上;
走線的寬度、長度等;
總線的速率等等。。。
2、解決辦法
針對上述現象,可能的一些解決方式如下:
走線避開玻纖束的編織間距;
差分走線間距正好避開玻纖束的編織間距;
之字形走線;
帶一定角度的走線;
設計人員旋轉設計;
PCB廠家旋轉基板;
使用高端基板材料;
使用更緊密的玻纖材料(玻纖束編織間距小);
電氣上去偏移(deskew);
增大電氣余量等等。。。
以上就是針對PCB中的玻纖效應的簡單介紹,實際設計過程中,物理距離最短肯定是非常重要的,這樣時延會最小,但同時還需要根據布線難度、傳輸線特性等選取盡量合理的走線方式,同時盡量讓設計美觀藝術。