對于一個4Mils的50歐姆傳輸線（εr為4.3）來說-深圳鼎紀PCB
來源：鼎紀電子PCB 發(fā)布日期
2017-03-30 瀏覽：
直角走線
直角走線一般是PCB布線中要求盡量避免的情況，也幾乎成為衡量布線好壞的標準之一，那么直角走線究竟會對信號傳輸產生多大的影響呢？從原理上說，直角走線會使傳輸線的線寬發(fā)生變化，造成阻抗的不連續(xù)。其實不光是直角走線，頓角，銳角走線都可能會造成阻抗變化的情況。
直角走線的對信號的影響就是主要體現在三個方面：一是拐角可以等效為傳輸線上的容性負載，減緩上升時間；二是阻抗不連續(xù)會造成信號的反射；三是直角尖端產生的EMI。
傳輸線的直角帶來的寄生電容可以由下面這個經驗公式來計算：
C=61W(Er)1/2/Z0
在上式中，C就是指拐角的等效電容（單位：pF），W指走線的寬度（單位：inch），εr指介質的介電常數，Z0就是傳輸線的特征阻抗。舉個例子，對于一個4Mils的50歐姆傳輸線（εr為4.3）來說，一個直角帶來的電容量大概為0.0101pF，進而可以估算由此引起的上升時間變化量：
T10-90%=2.2*C*Z0/2 = 2.2*0.0101*50/2 = 0.556ps
通過計算可以看出，直角走線帶來的電容效應是極其微小的。
由于直角走線的線寬增加，該處的阻抗將減小，于是會產生一定的信號反射現象，我們可以根據傳輸線章節(jié)中提到的阻抗計算公式來算出線寬增加后的等效阻抗，然后根據經驗公式計算反射系數：ρ=(Zs-Z0)/(Zs+Z0)，一般直角走線導致的阻抗變化在7%-20%之間，因而反射系數最大為0.1左右。而且，從下圖可以看到，在W/2線長的時間內傳輸線阻抗變化到最小，再經過W/2時間又恢復到正常的阻抗，整個發(fā)生阻抗變化的時間極短，往往在10ps之內，這樣快而且微小的變化對一般的信號傳輸來說幾乎是可以忽略的。
很多人對直角走線都有這樣的理解，認為尖端容易發(fā)射或接收電磁波，產生EMI，這也成為許多人認為不能直角走線的理由之一。然而很多實際測試的結果顯示，直角走線并不會比直線產生很明顯的EMI。也許目前的儀器性能，測試水平制約了測試的精確性，但至少說明了一個問題，直角走線的輻射已經小于儀器本身的測量誤差。
總的說來，直角走線并不是想象中的那么可怕。至少在GHz以下的應用中，其產生的任何諸如電容，反射，EMI等效應在TDR測試中幾乎體現不出來，高速PCB設計工程師的重點還是應該放在布局，電源/地設計，走線設計，過孔等其他方面。當然，盡管直角走線帶來的影響不是很嚴重，但并不是說我們以后都可以走直角線，注意細節(jié)是每個優(yōu)秀工程師必備的基本素質，而且，隨著數字電路的飛速發(fā)展，PCB工程師處理的信號頻率也會不斷提高，到10GHz以上的RF設計領域，這些小小的直角都可能成為高速問題的重點對象。
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