PCB科技 - 為什麼印刷電路板佈線時不應該有銳角和直角

無線電頻率, 高速印刷電路板 數位電路：禁止銳角, 儘量避免直角.
如果是射頻線路, 如果轉角成直角, 會有間斷, 不連續性很容易導致高階模式的產生, 這將影響輻射和傳導效能. 如果射頻訊號線以直角運行, 拐角處的有效線寬將新增, 阻抗將是不連續的, 引起訊號反射. 為了减少不連續性, 處理角落, 有兩種方法：倒角和倒圓. 弧角的半徑應足够大, 一般來說, to ensure: R>3W.

Acute and right-angle routing
Acute-angle wiring is forbidden in general wiring. 直角佈線通常是佈線時需要儘量避免的一種情况. 它幾乎已經成為衡量佈線質量的標準之一. 那麼，直角佈線對訊號傳輸有多大影響呢? 原則上, 銳角和直角佈線將改變傳輸線的線寬，並導致阻抗不連續. 線寬變化會導致阻抗變化, 當軌跡的等效寬度改變時, 它會引起訊號反射. 我們可以看到，當我們在路由, 如果線寬改變, 軌跡的阻抗會改變.
微帶線, 它由一根帶狀導線和一個接地層組成, 中間有一個電介質. 如果介質的介電常數, 線條的寬度, 與地平面的距離是可控的, 那麼它的特性阻抗也是可控的, 其學位將在±5%以內.
帶狀線是放置在兩個導電平面之間的電介質中間的銅帶. 如果線條的厚度和寬度, 介質的介電常數, 兩個地面之間的距離是可控的, 線路的特性阻抗也是可控的, 準確度在10%以內. 阻抗的不連續性將反映銳角差, 直角秒, 又是鈍角, 又是圓角, 直線. 當駕駛員向傳輸線發送訊號時, 訊號的振幅取決於電壓, 緩衝器的內阻和傳輸線的阻抗. 驅動端的初始電壓由內阻和線路阻抗的電壓分配决定.

反射係數, where -1⠤ρ⠤1
No 反射 occurs when ρ=0
When ρ=1 (Z 2 =∞, open circuit), total regular reflection occurs
When ρ=-1 (Z 2 =0, short circuit), total negative reflection occurs
The initial voltage is the source voltage Vs (2V) divided by Zs (25 ohms) and the transmission line impedance (50 ohms). Vinitial的後續反射率=1.根據反射係數公式計算33V. The reflectivity of the source end is calculated according to the source end impedance (25 ohms) and the transmission line impedance (50 ohms) according to the reflection coefficient formula. 它是-0.33; the reflectivity of the terminal is According to the terminal impedance (infinity) and the transmission line impedance (50 ohms), 根據反射係數公式計算為1； 我們根據每個反射的振幅和延遲疊加初始脈衝波形，得到這個波形, 這就是為什麼, 阻抗失配是信號完整性差的原因. 由於聯系的存在, 設備引脚, 軌跡寬度變化, 痕迹彎曲, 和過孔, 阻抗必須改變. 囙此，反思是不可避免的.

除了反思還有什麼原因嗎? 直角佈線對訊號的影響主要體現在3個方面.
1. 轉角可以等效於傳輸線上的電容性負載, which slows down the rise time;
2. Discontinuous impedance will cause signal reflection;
3. 它是以直角產生的百代.
4. 還有一種說法：銳角會在生產過程中造成腐蝕殘留物, 這不容易處理. 這對現時的加工技術來說應該不難，也不應該被用作理由. The parasitic capacitance caused by the right angle of the transmission line can be calculated by the following empirical formula: C=61W(Er)1/2/上述公式中的Z0, C refers to the equivalent capacitance of the corner (unit: pF), and W refers to walking The width of the line (unit: inch), εr指介質的介電常數,2*C*Z0是傳輸線的特性阻抗. 例如, for a 4Mils 50 ohm transmission line (εr is 4.3), 直角帶來的電容約為0.0101pF, 由此引起的上升時間變化可以估計為：T10-90%=2.2* C*Z0/2 = 2.2*0.0101*50/2 = 0.556ps. 通過計算可以看出，直角軌跡帶來的電容效應非常小. 隨著直角軌跡的線寬新增, 那裡的阻抗會降低, 囙此會出現某種訊號反射現象. 我們可以根據傳輸線一章中提到的阻抗計算公式計算線寬新增後的等效阻抗, and then Calculate the reflection coefficient according to the empirical formula: ρ=(Zs-Z0)/(Zs+Z0). 大體上, 直角佈線引起的阻抗變化在7%-20%之間, 所以反射係數約為0.1. 而且, 如下圖所示, 傳輸線的阻抗在很長一段時間內發生變化/2, 然後在W之後恢復到正常阻抗/2. 整個阻抗變化非常短, 通常在10件以內. 對於一般的訊號傳輸來說，這種快速而微小的變化幾乎可以忽略不計. 許多人對直角佈線有這樣的理解, 並且認為它很容易發射或接收電磁波並產生EMI. 這已經成為許多人認為不能進行直角佈線的原因之一. 然而, 許多實際測試結果表明，直角軌跡不會比直線產生明顯的電磁干擾. 也許當前的儀器效能和測試水准限制了可測試性, 但至少它說明了一個問題. 直角佈線的輻射已經小於儀器本身的測量誤差. 一般來說, 直角佈線並不像想像的那麼糟糕. 至少適用於非射頻和高速電路板電路, 電容等任何影響, reflection, EMI, 等. 在TDR測試中幾乎沒有反映出它產生的結果. 高速電路板電路板設計工程師仍應關注佈局, 權力/地面設計, 佈線設計, 過孔和其他方面. 當然, 雖然直角佈線的影響不是很嚴重, 這並不意味著我們將來可以使用直角佈線. 注重細節是每個工程師必須具備的基本素質. 而且, 隨著數位電路的飛速發展, PCB工程師處理訊號的頻率也將繼續新增. 在10GHz以上的射頻設計領域, 這些小直角可能會成為研究的焦點 high-speed 印刷電路板 問題