差分走线

PCB设计布线（Layout）的好坏将直接影响到整个系统的性能，大多数高速的设计理论也要最终经过 Layout 得以实现并验证，由此可见，布线在高速 PCB 设计中是至关重要的。下面将针对实际布线中可能遇到的一些情况，分析其合理性，并给出一些比较优化的走线策略。

主要从直角走线，差分走线，蛇形线等三个方面来阐述。

<strong>1、直角走线</strong>

直角走线一般是PCB布线中要求尽量避免的情况，也几乎成为衡量布线好坏的标准之一，那么直角走线究竟会对信号传输产生多大的影响呢？从原理上说，直角走线会使传输线的线宽发生变化，造成阻抗的不连续。其实不光是直角走线，钝角，锐角走线都可能会造成阻抗变化的情况。

<strong><font color="#004a85">直角走线的对信号的影响体现在三个方面</font> </strong>

一是拐角可以等效为传输线上的容性负载，减缓上升时间；

二是阻抗不连续会造成信号的反射；

三是直角尖端产生的EMI。

56、问：PCB如何预防PWM等突变信号对模拟信号（如运放）产生的干扰，又如何进行测试这种干扰（辐射干扰或传导干扰）的大小？除布局布线需要注意外，有无其他方法来进行抑制（除屏蔽的手段？

答：要从运放的几个接口入手，输入端要防止空间耦合干扰和PCB串扰（布局改善）；电源需要不同容值去耦电容。 测试可以用示波器的探头测试上面说的位置，判断出干扰从何而来。 PWM信号如果是通过低通滤波变成直流控制电压的话，可以考虑就进做滤波，或者并联对地一个小电容，让PWM的波形变圆，减少高频分量

57、问：请问，在电路板中，一个ARM或者FPGA经常会向外连接很多RAM，FLAH这样的器件，请问这些主芯片与这些存储器之间的连线需要注意什么，过孔的数目有什么限制么？数字信号中常用的过孔孔径大小是多少？过孔孔径的大小对信号的影响大么？

答：如果速度大于100MHz，则一根信号线上的过孔最好不要超过两个，过孔不能太小，一般，10个mil的孔径即可。

58、问：请问在布双面板（高频是）的时候，顶层地和底层地相连时的过孔也是越少越好吗？那么要怎么放过孔比较合理呢？

答：过孔少是针对信号线，如果是地的过孔，适当的多一些会减少地回路和阻抗。放的原则是就进器件。

59、问：LVDS信号布线应该注意哪些？如何布线？

在电子产品设计中，PCB布局布线是最重要的一步，PCB布局布线的好坏将直接影响电路的性能。现在，虽然有很多软件可以实现PCB自动布局布线，但是随着信号频率不断提升，很多时候，工程师需要了解有关PCB布局布线的最基本的原则和技巧，这样才可以让自己的设计完美无缺，本文涵盖了PCB布局布线的相关基本原理和设计技巧，以问答形式解答了有关PCB布局布线方面的疑难问题，对于PCB设计人员来说是非常难实用读物，欢迎大家在此基础上补充内容并完善。

1、问：高频信号布线时要注意哪些问题？

答：1.信号线的阻抗匹配；

2.与其他信号线的空间隔离；

3.对于数字高频信号，差分线效果会更好；

2、问： 在布板时，如果线密，过孔就可能要多，当然就会影响板子的电气性能，请问怎样提高板子的电气性能？

答：对于低频信号，过孔不要紧，高频信号尽量减少过孔。如果线多可以考虑多层板；

3、问：是不是板子上加的去耦电容越多越好？

答：去耦电容需要在合适的位置加合适的值。例如，在你的模拟器件的供电端口就进加，并且需要用不同的电容值去滤除不同频率的杂散信号；

4、问：一个好的板子它的标准是什么？

答：布局合理、功率线功率冗余度足够、高频阻抗阻抗、低频走线简洁。

1.常规布线：不详细说了，是个人就知道怎么弄。需要说明的是在布线过程中，可按小键盘的*键或大键盘的数字2键添加一个过孔；按L键可以切换布线层；按数字3可设定最小线宽、典型线宽、最大线宽的值进行切换。

2. 总线式布线：通俗的讲就是多条网络同事布线的问题。具体方法是，按住SHIFT，然后依次用光标移到要布线的网络，点击鼠标左键即可选中一条网络，选中所需的所有网络以后，单击工具栏汇的总线布线图标，在被选网络中任意单击即可开始多条网络同时布线。布线过程中可以按键盘上左右尖括号&lt;>调节线间距。

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<strong>直角走线为什么要避免（对信号影响的三个方面）</strong>

直角走线的对信号的影响就是主要体现在三个方面：

一是拐角可以等效为传输线上的容性负载，减缓上升时间；

二是阻抗不连续会造成信号的反射；

三是直角尖端产生的EMI，到10GHz以上的RF设计领域，这些小小的直角都可能成为高速问题的重点对象。

<strong>差分走线的几个优势（“等长、等距、参考平面”）</strong>

何为差分信号（Differential Signal）？通俗地说就是驱动端发送两个等值、反相的信号，接收端通过比较这两个电压的差值来判断逻辑状态“0”还是“1”。而承载差分信号的那一对走线就称为差分走线。差分信号和普通的单端信号走线相比，最明显的优势体现在以下三方面：

1、抗干扰能力强，因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时被耦合到两条线上，而接收端关心的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可被完全抵消。

2、能有效抑制EMI，同样的道理，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少。

布线（Layout）是PCB设计工程师最基本的工作技能之一。走线的好坏将直接影响到整个系统的性能，大多数高速的设计理论也要最终经过Layout得以实现并验证，由此可见，布线在高速PCB设计中是至关重要的。下面将针对实际布线中可能遇到的一些情况，分析其合理性，并给出一些比较优化的走线策略。

主要从直角走线，差分走线，蛇形线等三个方面来阐述。

<strong>1．直角走线</strong>

直角走线一般是PCB布线中要求尽量避免的情况，也几乎成为衡量布线好坏的标准之一，那么直角走线究竟会对信号传输产生多大的影响呢？从原理上说，直角走线会使传输线的线宽发生变化，造成阻抗的不连续。其实不光是直角走线，顿角，锐角走线都可能会造成阻抗变化的情况。

<strong>直角走线的对信号的影响就是主要体现在三个方面：</strong>

一是拐角可以等效为传输线上的容性负载，减缓上升时间；
二是阻抗不连续会造成信号的反射；
三是直角尖端产生的EMI。

<strong>四、两种差分TDR测试方法的对比</strong>

<strong>方法一：</strong>真差分测试法如图6所示：阶跃信号A和阶跃信号B是一对方向相反、幅度相等且同时发出的差分阶跃信号。

我们不但在差分TDR设备上看到差分的阶跃信号，而且当我们使用一台实时示波器来观测这对阶跃信号时可以证实这是真正的差分信号。

<strong>一、引言</strong>

为了提高传输速率和传输距离，计算机行业和通信行业越来越多的采用高速串行总线。在芯片之间、板卡之间、背板和业务板之间实现高速互联。这些高速串行总线的速率从以往USB2.0、LVDS以及FireWire1394的几百Mbps到今天的PCI-Express G1/G2、SATA G1/G2 、XAUI/2XAUI、XFI的几个Gbps乃至10Gbps。计算机以及通信行业的PCB客户对差分走线的阻抗控制要求越来越高。这使PCB生产商以及高速PCB设计人员所面临的前所未有的挑战。本文结合PCB行业公认的测试标准IPCTM-650手册，重点讨论真差分TDR测试方法的原理以及特点。

<strong>二、IPC-TM-650手册以及PCB特征阻抗测试背景</strong>

IPC-TM-650测试手册是一套非常全面的PCB行业测试规范，从PCB的机械特性、化学特性、物理特性、电气特性、环境特性等各方面给出了非常详尽的测试方法以及测试要求。其中PCB板电气特性要求在第2.5节中描述，而其中的2.5.5.7a,则全面的介绍了PCB特征阻抗测试方法和对相应的测试仪器要求，重点包括单端走线和差分走线的阻抗测试。