關(guān)于PCB走線角度的規(guī)范問題

現(xiàn)在但凡打開SoC原廠的PCB Layout Guide，都會(huì)提及到高速信號(hào)的走線的拐角角度問題，都會(huì)說高速信號(hào)不要以直角走線，要以45度角走線，并且會(huì)說走圓弧會(huì)比45度拐角更好。

事實(shí)是不是這樣？PCB走線角度該怎樣設(shè)置，是走45度好還是走圓弧好？90度直角走線到底行不行？這是老wu經(jīng)?？匆姀V大 PCB Layout 拉線菌熱議的話題。

大家開始糾結(jié)于pcb走線的拐角角度，也就是近十幾二十年的事情。上世紀(jì)九十年代初，PC界的霸主Intel主導(dǎo)定制了PCI總線技術(shù)。

似乎從PCI接口開始，我們開始進(jìn)入了一個(gè)“高速”系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)代。

20世紀(jì)90年代以后，正是有了一幫類似老wu這樣的玩家對(duì)3D性能的渴望，使得相應(yīng)的電子設(shè)計(jì)和芯片制造技術(shù)能夠按照摩爾定律往前發(fā)展，由于IC制程的工藝不斷提高，IC的晶體管開關(guān)速度也越來越快，各種總線的時(shí)鐘頻率也越來越快，信號(hào)完整性問題也在不斷的引起大家的研究和重視。比如現(xiàn)在人們對(duì)4K高清家庭影音視頻的需求，HDMI2.0傳輸標(biāo)準(zhǔn)速率已經(jīng)達(dá)到了 18Gbps ?。?！

在我誕生之前，pcb拉線菌應(yīng)該還是比較單純的同學(xué)，把線路拉通，擼順，整潔美觀即可，不用去關(guān)注各種信號(hào)完整性問題。比如下圖所示的 HP 經(jīng)典的 HP3456A 六位半萬用表的電路板所示，大量的90°角走線。

HP3456A 沒有淚滴，幾乎是故意走的直角（某些地方本來一個(gè)斜角走完，它偏要連續(xù)走幾個(gè)直角），絕大多數(shù)地方?jīng)]有鋪銅。

右上角，拐直角不止，線寬還變小了？

直角、搭橋、鋪銅，模擬就真的不能鋪銅嗎？

直角，45度斜線，任意角度斜線，方焊盤，圓焊盤，唯獨(dú)不見淚滴

高速信號(hào)線拐一下90°真的會(huì)懷孕？獅屎是不是這樣的？老wu這里以自己膚淺的擼線姿勢(shì)，跟大家探討一下關(guān)于高頻/高速信號(hào)的走線拐角角度問題。我們從銳角到直角、鈍角、圓弧一直到任意角度走線，看看各種走線拐角角度的優(yōu)缺點(diǎn)。

PCB 能不能以銳角走線

PCB能不能以銳角走線，答案是否定的，先不管以銳角走線會(huì)不會(huì)對(duì)高速信號(hào)傳輸線造成負(fù)面影響，單從PCB DFM方面，就應(yīng)該避免出現(xiàn)銳角走線的情形。

因?yàn)樵赑CB導(dǎo)線相交形成銳角處，會(huì)造成一種叫酸角“acid traps”的問題，啥？酸豆角？好吧，老wu挺喜歡酸豆角拌面，但是這里的pcb上的酸角卻是個(gè)令人討厭的東西。在pcb制板過程中，在pcb線路蝕刻環(huán)節(jié)，在“acid traps”處會(huì)造成pcb線路腐蝕過度，帶來pcb線路虛斷的問題。

雖然，我們可以借助CAM 350 進(jìn)行DFF Audit自動(dòng)檢測出“acid traps”潛在問題，避免在PCB在制造產(chǎn)生時(shí)產(chǎn)生加工瓶頸，如果PCB板廠工藝人員檢測到有酸角(acid trap)存在，他們將簡單地貼一塊銅到這個(gè)縫隙中。

好吧，老wu覺得，很多板廠的工程人員他們其實(shí)并不懂layout的，他們只是從PCB工程加工的角度進(jìn)行了修復(fù)酸角(acid trap)的問題，但這種修復(fù)會(huì)不會(huì)帶來進(jìn)一步的信號(hào)完整性問題便不得而知了，所以我們?cè)趌ayout是就應(yīng)該從源頭去盡量避免產(chǎn)生酸角(acid trap)。

怎樣避免拉線時(shí)出現(xiàn)銳角，造成acid trap DFM 問題？現(xiàn)代的EDA設(shè)計(jì)軟件(如Cadence Allegro、Altium Designer等)都帶有了完善的Layout走線選項(xiàng)，我們?cè)趌ayout走線是，靈活運(yùn)用這些輔助選項(xiàng)，可以極大的避免我們?cè)趌ayout時(shí)產(chǎn)生產(chǎn)生“acid trap”現(xiàn)象

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

利用 Cadence Allegro 的 Enhanced Pad Entry 功能能夠讓我們?cè)趌ayout時(shí)盡可能的避免導(dǎo)線與焊盤在出線時(shí)形成夾角，避免造成“acid traps”DFM問題。

避免兩條導(dǎo)線交叉形成銳角夾角

靈活應(yīng)用 Cadence Allegro 布線時(shí)切換 ” toggle “ 選項(xiàng)，可以避免導(dǎo)線拉出T型分支時(shí)形成銳角夾角，避免造成“acid traps”DFM問題。

pcb layout能不能以90°走線

高頻高速信號(hào)傳輸線應(yīng)避免以90°的拐角走線，是各種PCB Design Guide中極力要求的，因?yàn)楦哳l高速信號(hào)傳輸線需要保持特性阻抗一致，而采用90°拐角走線，在傳輸線拐角處，會(huì)改變線寬，90°拐角處線寬約為正常線寬的 1.414倍，由于線寬改變了，就會(huì)造成信號(hào)的反射，同時(shí)，拐角處的額外寄生電容也會(huì)對(duì)信號(hào)的傳輸造成時(shí)延影響。

當(dāng)然，當(dāng)信號(hào)沿著均勻互連線傳播時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生反射和傳輸信號(hào)的失真，如果均勻互連線上有一個(gè)90°拐角會(huì)，則會(huì)在拐角處造成pcb傳輸線寬的變化，根據(jù)相關(guān)電磁理論計(jì)算得出，這肯定會(huì)帶來信號(hào)的反射影響。

理論上是這樣，老wu催牛逼時(shí)也會(huì)列舉各種理論，但理論終究是理論，實(shí)際情況90°拐角對(duì)高速信號(hào)傳輸線造成的影響是否是舉足輕重的呢？

打個(gè)比方，比如王失聰同學(xué)（這里的王同學(xué)純屬老wu為了劇情需要虛構(gòu)出來的，肯定沒有哪位親生父親會(huì)為自己的兒子取這樣的名字吧，如有雷同，純屬榮幸，O(∩_∩)O~）帶著他們家的二哈和女票去打火鍋，看到路邊掉了一百塊錢，你說他撿還是不撿？

撿起這一百塊，理論上會(huì)使得王失聰?shù)膫€(gè)人財(cái)富又增長了一百塊，但是對(duì)于隨便找個(gè)女票啪啪啪刷卡買豪車如買白菜的王同學(xué)來說，可以完全無視，而對(duì)于老wu來說，這可是巨款吶，我一般都會(huì)沖過去假裝系鞋帶的…

所以，90°拐角對(duì)高速信號(hào)傳輸線會(huì)有負(fù)面影響，理論上是一定的，但是這種影響是不是致命的？90°拐角對(duì)于高速數(shù)字信號(hào)和高頻微波信號(hào)傳輸線的影響是不是一樣的？

對(duì)于高速數(shù)字信號(hào)來說，90°拐角對(duì)高速信號(hào)傳輸線會(huì)造成一定的影響，對(duì)于我們現(xiàn)在高密高速pcb來說，一般走線寬度為4-5mil，一個(gè)90°拐角的電容量大約為10fF，經(jīng)測算，此電容引起的時(shí)延累加大約為0.25ps，所以，5mil線寬的導(dǎo)線上的90°拐角并不會(huì)對(duì)現(xiàn)在的高速數(shù)字信號(hào)（100-psec上升沿時(shí)間）造成很大影響。