PCB為什么不能直角走線？三大理由！

最初學(xué)習(xí)PCB設(shè)計時，很多老師說過：注意不要走直角。很多人也認為優(yōu)秀的電子工程師都應(yīng)該在PCB電路設(shè)計時避免直角走線。

但事實上，PCB一定不能直角走線嗎？

PCB并不是絕對不能直角走線，而是視電路情況而定。當電路頻率較低時，可直角走線；當電路頻率較高時，不能直角直線。

因為當PCB直角走線時，在傳輸線拐角處的線寬變大，約為正常線寬的1.414 倍。由于線寬改變，導(dǎo)致阻抗變小，產(chǎn)生一定的信號反射。同時，90度拐角處還會產(chǎn)生寄生電容/寄生電感和尖端EMI。

但在頻率較低的電路中，我們一般不考慮走線阻抗的匹配問題。因為低頻信號的波長相對于信號傳輸線來說很長，所以可以把傳輸線看作“短線”，不用考慮阻抗突變產(chǎn)生的信號反射問題。同樣的，直角走線產(chǎn)生的寄生電容、寄生電感和尖端EMI對低頻信號傳輸?shù)挠绊懸埠苄　?/span>因此，對于低頻電路來說，直角走線不是一個問題。

不過，對于頻率較高的電路來說，直角走線這個小問題就會被放大，其產(chǎn)生的負面影響很大。直角走線導(dǎo)致阻抗的不連續(xù)，會引起待高頻信號本身的反射，信號在PCB中傳輸會有延時，如果時序沒有匹配，系統(tǒng)就會罷工。

同時，高頻信號傳輸線總是希望能盡量降低信號的損耗，90°拐角處的阻抗不連續(xù)和產(chǎn)生的寄生電容會引起高頻信號的相位和振幅誤差、輸入與輸出的失配，以及可能存在的寄生耦合，進而導(dǎo)致電路性能的惡化，影響PCB電路信號的傳輸特性。

在高頻高速PCB設(shè)計過程中，通常將阻抗變化控制在±10％的范圍內(nèi)，否則可能會產(chǎn)生信號失真。這意味著，如果我們把高頻電路阻抗設(shè)置成常用的50Ω，那阻抗控制就要在45Ω~55Ω之間。以6層板A-1080疊層為例，TOP層信號線參考L2層，當阻抗為50Ω時，計算得線寬為3.97mil。

但如果此時信號線中突然出現(xiàn)一個直角，此時直角處的線寬會突變?yōu)?.97*1.414=5.61mil。其他條件不變的情況下，用5.61mil線寬計算出阻抗為42.63Ω，偏離目標值50Ω太大，信號很可能就會失真。

阻抗計算工具：華秋DFM

從PCB生產(chǎn)工藝角度來看，銳角走線是絕對不允許的，而直角走線也是希望盡量避免的。

因為在 PCB 導(dǎo)線相交形成銳角處，會造成一種叫酸角“acid traps”的問題——在PCB制板的線路蝕刻環(huán)節(jié)，銳角走線由于線路夾角太小，容易沉積藥水，造成PCB線路腐蝕過度，帶來PCB線路虛斷的問題。

焊盤的出線角度設(shè)置：避免導(dǎo)線與焊盤形成銳角角度的夾角

以工程美學(xué)來說，直角走線不太符合人們的審美觀。

所以，對于現(xiàn)在的layout來說，不論你是不是走的高頻高速信號線，我們都要盡量避免以90°拐角進行走線，除非有特殊的要求。

對于大電流走線，有時我們會以鋪銅替換走線的方式布線，在鋪銅的拐角處，也需要以兩個45°拐角替換90°拐角，這樣不僅美觀，而且不會存在EMI隱患。

兩個 45°拐角替換 90°拐角

結(jié)語：

總的說來，PCB直角走線并沒有想象中的那么可怕，至少在低頻電路應(yīng)用中，直角走線帶來的影響并不是很嚴重。但考慮到PCB生產(chǎn)工藝，以及隨著數(shù)字電路的飛速發(fā)展，PCB工程師處理的信號頻率不斷提高，尤其是到10GHz以上的RF設(shè)計領(lǐng)域，直角走線就不怎么友好了，需要避開直角走線的設(shè)計。