pcb设计中如何密集布线

每当我去买一个新的大件装置时，我总是权衡我的选择。有时我让这让我瘫痪，最后做出一个我后来后悔的消费决定。但在决定如何在下一个PCB中布线信号时，不一定要这样。

当你的PCB上有许多元件和互连时，你需要权衡你的选择。密集布线既是科学又是技术，在您的选项上尽可能多地提供信息将有助于确保您为下一个电路板实施最佳布线策略。

迹线和元件密度

随着迹线密度和元件密度的增加，电路板周围的布线迹线变得越来越复杂。只要您没有在高引脚数器件之间布线并且组件之间有足够的空间，您的电路板就可能完全在单层上布线。即使在使用中等到高速电路时，仍然可以在一层上布线所有内容。

随着迹线密度和元件密度的增加，单层布线变得更加困难甚至在数学上都不可能，你必须继续多层设计。必须在内层上路由信号，并且可以使用过孔访问内层。在某些器件中，特别是在HDI设计中，这是继续将更多互连和元件封装到单个PCB中而不增加其尺寸的唯一方法。

由于使用过孔是访问内层的唯一方法多层电路板，这就引出了一个问题：何时应该使用过孔来建立更短的连接，而不是在信号层中布设更长的走线？

具有长度匹配差分对的PCB

注意您的频谱

过孔是非常有用，因为它们可以极大地简化其他组件的布线，或者当电路板上存在高密度的互连时。具有BGA封装的FPGA等组件通常使用过孔进行转义路由。所有过孔都有一些电容和电感，就像PCB走线一样。这通常在很宽的频率和开关速度范围内被忽略，因为与通路的其余部分相比，通孔的长度通常非常小。

所有数字信号的功率集中在高于开关频率。与高频模拟信号相比，即使是中等速度的数字信号，由于更高频率的功率谱，在通过过孔时也会产生信号完整性问题。通孔的小几何形状使它们具有高的基本共振频率（100到MHz到GHz）。通孔中的谐振会导致高频（> 100 MHz）模拟或中等到高速数字信号的EMI问题。

显然，当路由高速/高电平时，最简单的方法是避免过孔中的信号完整性问题 - 频率信号是为了避免在关键互连上使用过孔。至少，应尽可能在这些设备中最小化通过过孔的布线。选择更长的走线可能是更好的选择，但随着走线长度的增加，请注意转换到传输线的行为。

在许多现代PCB中，过孔的使用将是不可避免的。在低速或低频设备中，使用过孔使路由更容易更容易接受。数字信号中的频谱和这些设备中的模拟信号频率太低而不会引起谐振和随后的EMI问题。延长这些器件中的走线长度也是合适的，因为较长的长度不太可能导致转换为传输线行为。

使用差分对

差分对需要精确的长度匹配以保持信号定时。它们还需要精确的间距和对称性，以便完全抑制串扰。差分对可以扩展而不是通过过孔路由，但是如果对没有精确匹配的长度，你需要注意可能累积的偏斜。

确保差分信号正确定时

如果您正在尝试决定是否延长差分对的长度或使用过孔作为快捷方式，您应该将您的设计选择应用于整个信号网。差分对中的两条迹线必须长度匹配，以便最大限度地抑制串扰并消除偏斜。如果整个网络不是长度匹配的，则偏移将在扩展差分对中累积。

因此，如果必须通过过孔路由，则可以考虑通过过孔路由网络中的每个差分对，因为这可以帮助确保信号网络的长度匹配。差分对的两端应通过过孔布线以确保对称性，从而抑制EMI。您还可以通过其他过孔路由一些互连，有些互连通过表面层，但是您应该始终确保保持长度匹配以减少偏斜。

如果必须增加差分对的长度为了避免过孔引起的信号完整性问题，需要放置所需的互连，注意过渡到传输线的行为，尤其是高速/高频信号。一旦迹线长度超过临界长度，迹线开始表现为传输线，必须终止以避免进一步的信号完整性问题。