为什么说高速信号走线越短越好

最近有小伙伴咨询，为什么高速信号PCB走线越短越好，怎么取舍。因为在PCB实际设计中就会发现这句话的问题，因为最终这句话要想用于实际布线，那么就要计算和取舍了，越短越好，谁都知道，如何判断多短合适，总不能从CPU出来就接DDR，在实际设计中根本不可能实现。频率越高，信号就越短，这是经验，那么多高算高，多短算短？今天笔者就和大家分享一下为什么说高速信号走线越短越好，实际工程中如何取舍，如何判别的一个原理性分析，算是抛砖引玉吧。      

首先大家要知道传输线理论，笔者记得最初见到这个说法是在电路理论这本大学书籍中，就是把电路分成集总参数和分布参数系统，而分布参数系统，两点之间的物理连线能不能看成短路，即两点之间的电压，电流，相位是否相等都与信号的波长λ有关。    

传输线效应是典型的高频现象，本质上任何电路，元器件，连接线等都是分布系统。只是在某些条件下可以忽略一些分布特性，视为集总系统，比如低速电路中，主要忽略了高频特性，因为我们主要应用的场景频率在低频特性范围内，而且电路的主要特征也是低频特征。

根据电磁场理论，电磁波以速度v（一般认为是光速）传播，波长λ，频率f，大家都知道波速公式λ=v/f，其实我们经常说的CPU速度快，想表达的可能是主频f高，比如1Ghz，2Ghz主频等。

接下来我们看，对于一条长度为L的低损耗传输线【在PCB设计中，指的是发射端，到接收端的信号线，加上信号返回参考地组成的传输线系统】，波长为λ时，当L<<0.1λ时，可以看作理想传输线，其他情况可视为分布系统，即传输线，实际工程中可能更复杂一些，但是不影响具有参考意义的理论分析。

举例1：在PCB布线时，由波速公式λ=v/f的角度分析，结合L<<0.1λ，当信号频率f一定时，速度v固定，则λ固定，此时走线L越短，越有利于将走线当作集总参数考虑，因此才说走线越短，越好，但是计算方法由L<<0.1λ可以估算，比如信号频率100Mhz，波长300cm，走线L=5mm，那么可以忽略传输线效应是没有问题的，满足公式L<<0.1λ。

举例2：在PCB布线时，当L一定时，由波速公式λ=v/f看，f越高，例如频率10Ghz信号，速度v一定，频率越高则对应波长越短，此时波长λ越小，约为3cm，L=5mm时，则与0.1λ相近，不满足公式L<<0.1λ，因此走线时要注意传输线效应。

因此要确定信号频率，走线长度，基本可以确定是否考虑传输线效应，而在满足公式L<<0.1λ的情况下，可以不必太过度考虑信号的长短，因为很多情况下，走线需要需要考虑PCB板的尺寸和元器件布局要求，尤其是元器件较多的场合，走线满足要求即可，也无需给自己增加走线难度。而在不满足公式L<<0.1λ的情况下，就需要考虑走线的长度问题了，这也是PCB工程师需要注意点的一个设计点。

  



审核编辑：刘清