摘要
有一定熟悉画过PCB板的人或者PCB教学里都会给出避免出现直角或锐角,但是一个最简单、最直观的反驳理由就是过孔,当走线通过过孔换层时经过过孔的铜箔不正是直角转弯了吗?有甚至还180°原地掉头冷! 究竟直角走线对信号传输有多大影响,不能走直角有以下几个理由
一.PCB走线在直角转弯的地方,信号前后部分相互影响
1.导致分布电容增加;
2.对信号上升沿和下降沿有延缓影响;
3.从阻抗的角度来说,就是走线在直角处宽度变宽,因而阻抗不连续会造成信号反射,从而影响信号的完整性;
4.直角的尖角容易产生放电;
直角的地方会聚集腐蚀液,容易造成铜箔过度腐蚀而出现断线。
这几个理由我们来一一分析一下
传输线的直角带来的寄生电容
可以由下面这个经验公式来计算,假设一条特征阻抗为 50 Ω,宽度为 4 mil的PCB走线。
一个直角带来的分布电容(变化)大概是 0.01 pF ,可见直角走线带来的电容效应。
从阻抗的角度来看
在直角的地方阻抗会发生变化,原来走线的阻抗为Z0,突然出现直角阻抗为Z’。
我们知道传输线的阻抗不连续会产生信号反射,但这个反射有多大呢?
可以根据公式来计算反射系数,一般直角走线导致的阻抗变化会在7%到20%之间 ,因而反射系数最大为 0.1 左右。
所以直角或者锐角走线可能造成的阻抗变化,其实是很微小的,对信号影响不大 。
无论使用45度拐弯还是直角拐弯,甚至任何角度拐弯都没有什么区别。
直角的尖角产生放电或者电磁辐射
尖角产生放电首先电压要足够高,能够击穿空气或者电路板的绝缘层,但是没有几千上万伏的普通电路是不太可能出现这种情况的,认为尖角容易发射或者接收电磁波产生EMI,也没有什么实锤的证据,因为实在是太微弱了。
走线直角的工艺问题
以前的PCB生产工艺采用酸性腐蚀液,确实存在尖角处容易出现腐蚀过度的问题。早就采用了更先进的腐蚀液和光刻胶,已经不存在这个问题了。
总的来说 PCB布线不能走直角这条规则似乎没有什么充足的理由了,在 10GHz 以的电路板中,走线的转折角度无论是直角还是锐角对信号产生的影响微乎其微。
反而是元件布局,地线设计,线宽和过孔等设计参数影响更大。值得重点考虑,但为什么我们还会被教导不要走直角呢?
一方面走直角没有什么坏处,但也没有什么特别的好处,走135度钝角更加保险。逐渐形成的行业习惯和美学观点,除非要表现特立独行的个性,已经很少有人走直角和锐角了。
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