PCB走線應該走多長？
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最好的學習，就是在項目中學習；最好的學習就是問題觸發(fā)的學習。
因為我在研究所階段主要解決的是音頻、光電等模擬電路，同時主要接觸的也是TI的一些DSP，所以對高速數(shù)字電路其實是沒有概念的。后來到了華為才進行一些系統(tǒng)性的學習，對高速接口的PCB設計進一步深入理解。
雖然第一份工作這個階段沒有接觸高速數(shù)字電路，一些PCB設計的基礎理論和基礎技能是在這個階段的。
小團隊有小團隊的好處：1、全流程理解產(chǎn)品。
2、自動動手Layout，大家知道當時很多大企業(yè)已經(jīng)把硬件工程師和PCB工程師開發(fā)分工。
3、自主器件選型，硬件設計有自主的發(fā)揮空間。
4、自我構(gòu)建逐步完善質(zhì)量體系和流程。在大公司更多是按照公司制定的流程、規(guī)范走，往往工程師缺乏思考。而在原來的研究所團隊，是一個自我構(gòu)建研發(fā)體系流程的過程，我覺得對我思考團隊產(chǎn)品交付質(zhì)量，是有很大幫助的。
雖然沒有正規(guī)軍的打法，但是自我思考的過程對我的認知提升還是很有幫助的。
那么在當時的開發(fā)環(huán)境中，即使沒有接觸過“信號質(zhì)量”等一些概念。但是一些設計基礎的理念，也是通過：師父的傳授、同事間交流、看書、學習網(wǎng)上的資料等方式進行，也是可以得到快速成長的。
有一些基本的設計理念，只要有電路基礎，就可以通過“常識”就可以知道。
例如：PCB的走線不能太長！線間距不能太近！
1、PCB走線為什么不能太長？
PCB（Printed Circuit Board）是電子設備中的重要組成部分，用于連接和支持電子元件。走線是將電子元件之間的電路連接起來的過程。在PCB設計中，過長的走線可能會導致一些問題，包括以下幾點：
信號衰減：電路中的信號在傳輸過程中會受到衰減，過長的走線會增加信號衰減的可能性。信號衰減可能導致信號失真、噪聲增加和通信錯誤。尤其是對于高頻信號和快速信號傳輸，過長的走線會更加明顯地引起問題。
信號延遲：電路中的信號傳播需要一定的時間，過長的走線會增加信號傳播的延遲。在一些應用中，如高速通信和時序敏感的電路，信號延遲可能會導致系統(tǒng)性能下降或功能失效。
串擾干擾：過長的走線會增加電路之間的串擾干擾的可能性。串擾干擾是指一個信號線上的信號對其他信號線產(chǎn)生的干擾。當走線過長時，信號線之間的電磁相互作用可能會導致信號的串擾，從而引入錯誤或干擾。
PCB布局困難：過長的走線可能導致布局上的困難。PCB布局時需要考慮信號的路徑、電源和地線的分布、元件的布置等因素。如果走線過長，可能會增加布局的復雜性，使得設計更加困難。
因此，在PCB設計中，通常需要盡量控制走線的長度，以確保信號的可靠傳輸和系統(tǒng)的性能。這可以通過合理的電路布局、信號線的路徑規(guī)劃、使用適當?shù)膶娱g連接等方法來實現(xiàn)。
2、PCB走線太長，最終綜合的寄生電容會增加
不用到微觀層面去分析。我們根據(jù)電容的定義就知道：兩個間距保持不變的平面，面積越大，電容值越大。所以走線越長，則會導致綜合的對地容性會持續(xù)增大。電容的容值越大，則相當于低通濾波器，會衰減掉高頻分量。
我們不需要到微觀層面去分析，就知道走線太長，在接收端肯定影響高頻分量。后面咱們通過系列化文章進入微觀層面去看PCB走線。
當PCB走線過長時，寄生的電容會變大。這是因為走線的長度增加會增加電路元件之間的物理距離，進而導致電容的增加。以下是導致寄生電容增加的幾個主要因素：
走線長度增加：走線的長度是電容值的一個關鍵因素。根據(jù)電容的定義，電容值與電場中的電場強度以及物體之間的距離成正比。當走線的長度增加時，物體之間的距離增加，導致電容值增加。
走線寬度和厚度：走線的寬度和厚度也會對寄生電容產(chǎn)生影響。通常情況下，走線寬度越大，走線之間的電場強度就越小，從而減小了電容值。而走線的厚度增加則會導致電容值增加，因為走線厚度的增加會增加走線的表面積，從而增加了電容的效果。
周圍環(huán)境和臨近走線：寄生電容的大小還與周圍環(huán)境和臨近走線的位置有關。當走線過長時，與其他走線之間的距離可能變得更近，這會導致臨近走線之間的電容增加。此外，周圍環(huán)境中的其他導體或地平面也會對走線之間的電容產(chǎn)生影響。
需要注意的是，寄生電容的增加可能會對電路的性能產(chǎn)生負面影響。它可以影響信號的傳輸速度、引入干擾和串擾等問題。因此，在PCB設計中，需要合理規(guī)劃走線長度和布局，以控制寄生電容的大小，確保電路的可靠性和性能。
3、PCB走線太長，最終綜合的寄生電感會增加
當PCB走線過長時，寄生的電感會變大。這是因為走線的長度增加會增加電路元件之間的物理距離，進而導致電感的增加。以下是導致寄生電感增加的幾個主要因素：
走線長度增加：根據(jù)電感的定義，電感值與電路中的線圈（走線）長度成正比。當走線的長度增加時，線圈的長度也增加，導致電感值增加。
走線寬度和厚度：走線的寬度和厚度對寄生電感也有一定影響。較寬的走線和較厚的走線會減小走線的電感值，因為它們提供了更多的導體表面積和截面積，從而減少了線圈的長度。
走線形狀和布局：走線的形狀和布局也會影響寄生電感。例如，蜿蜒曲折、盤繞或環(huán)繞式的走線形狀會增加走線的電感值。此外，如果走線與其他走線或?qū)w之間存在臨近或相互耦合，也會增加走線的寄生電感。
寄生電感的增加可能對電路產(chǎn)生負面影響。它可以導致信號傳輸速度減慢、引入串擾、降低電路的帶寬等問題。因此，在PCB設計中，需要合理規(guī)劃走線長度、寬度和布局，以控制寄生電感的大小，確保電路的可靠性和性能。
4、PCB走線太長，增加寄生電阻
這個按照電阻的定義就想得通，此處不做解釋。
5、通過布局優(yōu)化走線長度
在設計中，布局是一個重要的環(huán)節(jié)。布局結(jié)果的好壞將直接影響布線的效果，因此可以這樣認為，合理的布局是PCB 設計成功的第一步。簡單的理解，PCB布局就是把所有的元器件按照功能結(jié)構(gòu)、模塊化、滿足DXF的要求、滿足順暢布局、布線等原則進行。
考慮整體美觀，一個產(chǎn)品的成功與否，一是要注重內(nèi)在質(zhì)量，二是兼顧整體的美觀，兩者都較完美才能認為該產(chǎn)品是成功的。在一個PCB 板上，組件的布局要求要均衡，疏密有序，不能頭重腳輕或一頭沉。
合理的布局，才能優(yōu)化整理的走線最短路徑。布局不合理，就會導致不必要的走線長度。
我們把還沒連接的PCB，用細線表示連接關系的線，叫做鼠線，又叫飛線。鼠線指兩點間表示連接關系的線。如你在原理圖上設定的兩個焊盤之間有連接關系，那么導入LAYOUT后就會在兩個焊盤間生成一根鼠線以指導你布線。
鼠線也是幫助你初步判斷會不會走得太繞線。所以，這種樸素的知識也就是人人都知道：一個器件布下去之前，轉(zhuǎn)幾個90°，看看怎樣走線最短。
例如一些大型的處理器的電源管腳的分布，是考慮到你的走線的。所以你在設計電源模塊的擺放的時候，也要考慮各個大電流電源供電走線不要交叉。所以一開始就要規(guī)劃好，電源怎么供電、時鐘怎么布放、接口怎么出，其實除了為了布局階段“布進去”，還為了布線階段“走得順”。
5、既然PCB走線要走得短減少寄生參數(shù)，為什么會有“蛇形走線”
蛇形走線最主要是為了保證電路時序約束的正確。數(shù)字電路中高低電平相互翻轉(zhuǎn)的時候是需要時間的，為了保證在接受端電平能被正確的采樣，通常會預留一點時間給信號電平建立起來，同樣，正確的采樣也需要一點時間，就需要信號翻轉(zhuǎn)到某個電平后保持一段時間。
這就是所謂的建立時間（setup time）和保持時間（hold time）。
建立時間、保持時間模型展現(xiàn)；建立時間余量、保持時間余量的計算；以及系統(tǒng)允許時鐘頻率的最大頻率計算。
建立時間（Tsu）：在時鐘采樣沿之前，數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定的時間，該時間量稱為建立時間。
保持時間（Th）：在時鐘采樣沿之后，數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定的最短時間。
理想最優(yōu)的建立時間和保持時間出現(xiàn)在數(shù)據(jù)中間采樣的位置，如下所示，實質(zhì)就是使觸發(fā)器在采樣沿得到穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)在時鐘上升沿的建立保持時間內(nèi){latch edge-setup，latch edge+hold time}發(fā)生跳變，則會產(chǎn)生亞穩(wěn)態(tài)輸出，即輸出值在短時間內(nèi)處于不確定態(tài)，有可能是1，有可能是0，也可能什么都不是，處于中間態(tài)。
在現(xiàn)在的高速數(shù)字設計中，其實串行總線的接口已經(jīng)大行其道了。在我們剛工作的階段，其實還是大量的并行總線在大量使用：包括DDR、PCI、LPC、LocalBus，這些并行的接口需要時鐘去采樣數(shù)據(jù)，基本原理就是大家數(shù)字電路去學習的“D觸發(fā)器”。
所以，現(xiàn)在還在用"蛇形走線"繞等長來滿足建立保持時間的設計主要應用于DDR相關的設計。大量的并行接口已經(jīng)被PCIe、USB、SATA……這樣的串行總線代替了。所以在高速數(shù)字設計上，大家非常關注“眼圖”。
在DDR中其實比單純考慮D觸發(fā)器的方式要復雜一些
1、有三種采樣關系：
（1）CLK與ADDR/CMD
（2）DQS與CLK
（3）DQS與DQ
DQS和DQ的關系，還需要分別考慮讀和寫
寫周期：
讀周期：
我們知道對于DQ信號來說，是一組總線。也就是說是由一個DQS作為時鐘，去采樣多個DQ信號。那么同一組DS信號之間的傳輸延時就要一致，并且我們希望盡量達成最優(yōu)的建立保持時間的結(jié)果。我們就需要對走線延時進行調(diào)整，以滿足我們期望的建立保持時間的需求。
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