PCB走线设计完全指南：从基础概念到高速信号处理

PCB走线设计完全指南：从基础概念到高速信号处理

在PCB设计中，走线的正确设计是确保电路性能的关键。本文将详细介绍PCB走线的基本概念、类型、宽度计算、信号完整性和阻抗控制等关键知识点，帮助读者掌握PCB走线设计的核心要点。

走线宽度和厚度

正如您可能知道的那样，在PCB中，连接PCB上两点的铜线称为走线。铜走线具有特定的宽度，我们称之为走线宽度，具有特定的高度或厚度。厚度由PCB制造公司标准确定。您通常在报价中选择铜重量，取决于您在订购 PCB 时的项目要求。它以盎司为单位，通常 PCB 的铜厚度为 1oz.这意味着当 1 盎司铜被压平并均匀分布在一平方英尺的区域时，它是产生的厚度。

跟踪类型

通常，PCB中存在两种类型的轨道。他们是——

• 信号迹线
• 电源走线

信号走线是传输数据信号的走线，电源走线承载为电路供电的电流。

电源走线

对于电源线，需要足够的走线宽度，以确保可以在不损坏电路板的情况下安全地传输所需的电流量。PCB中的走线宽度和载流能力之间的关系非常简单。走线和温升的横截面积决定了PCB的载流能力。走线的横截面与铜厚度和走线宽度成正比。

温升

这是一个关键因素，表明PCB运行时预计会出现预期的温升。这通常受电阻、压降、最大电流等因素的影响。还有其他因素会影响这一点，例如走线长度、过孔、焊盘和元件的数量等。减少高压降始终是一种很好的做法，这也可以降低设计中的功率损耗，以控制温升。温升越高，PCB走线宽度就越高。

载流能力

更高的电流需要更高的走线宽度。常见的 1 盎司/平方英尺 PCB 的导体厚度和宽度的 IPC 标准如下所示。然而，由于PCB工艺的公差和变化，始终建议使用更大的值。

下图显示了在温升10c时相对于电流的推荐走线宽度。

请注意，轨道宽度随着电流的增加而增加。此外，如果您需要计算特定电流和其他自定义因子的走线宽度，这里有几个在线工具可用于计算承载给定电流所需的走线宽度，同时将走线温度保持在指定限值以下。实际结果可能因应用和条件而异。您可以根据需要访问其中一个此类网站进行计算。

信号迹线

信号走线或数据线使事情变得更加复杂，尤其是当您在高速电路上工作时。在这种情况下，需要考虑信号完整性和走线阻抗等因素。

信号完整性

简而言之，信号完整性是电子信号在通过介质时保持其初始特性的趋势。以与离开其源时相同的幅度、相位、频率、功率和波形接收的信号具有很高的信号完整性。实际上，这并不存在。相反，我们使用一些设计技巧来保持信号完整性处于最佳水平。本文介绍了信号完整性和设计注意事项，有助于在设计中实现高信号完整性。

走线阻抗

此属性适用于高速设计。对于高频信号，PCB走线不像简单的连接。PCB设计中的每个走线都有一些串联电感，在低速设计中经常会被忽略，但在高速设计中，这种电感可能会增加并影响电路板的性能。此外，每条信号走线在走线和返回路径之间都保持着一些电容值。如果不加以检查，这些因素可能会降低PCB的性能，因为PCB中不同点的阻抗会有所不同。

这需要一种称为PCB设计中受控阻抗的方法，设计人员应尝试在电路中的每个点保持阻抗恒定。本文详细介绍了走线阻抗以及设计受控阻抗PCB的设计注意事项。