關(guān)于你的PCB走線(xiàn)長(cháng)度：多長(cháng)才算太長(cháng)？

偶爾，我會(huì )從讀者那里得到一個(gè)問(wèn)題，激起我的興趣，最后引發(fā)一場(chǎng)激烈的辯論、研究或問(wèn)答環(huán)節。最近我收到的一個(gè)問(wèn)題涉及PCB走線(xiàn)長(cháng)度、信號標準和組件規格。下面是一個(gè)釋義的問(wèn)題：

這總是一個(gè)有趣的問(wèn)題，因為它可以從多個(gè)角度來(lái)解決。在這種情況下，組件在標準層壓板上高速運行在PCIe上（在帶寬的高端，Dk~4和Df~0.02）。不難看出，問(wèn)題在于增加從邊緣連接器到接收器的跡線(xiàn)長(cháng)度，以及組件是否能夠容忍增加的距離，并且仍然在信道中恢復信號。

您將如何著(zhù)手調查在這個(gè)通道中您可以容忍的最大PCB跟蹤長(cháng)度？事實(shí)上，由于多種原因，任何信令標準都沒(méi)有一個(gè)最大PCB跟蹤長(cháng)度值。相反，我們必須觀(guān)察信號傳播時(shí)信道中的損耗。在這個(gè)特別的部分，答案是相當令人驚訝的。繼續閱讀以了解更多。

兩個(gè)元件之間可以放置的最大PCB跟蹤長(cháng)度取決于多個(gè)因素。其中包括：

• 信號協(xié)議：信令標準規定了互連設計應達到的最低性能水平。這些需求并不能保證設計能夠工作，但它們確實(shí)為您提供了一個(gè)基線(xiàn)，可以用于設計目標。

• 組件規格：有些組件可以滿(mǎn)足信令標準中的要求，但這仍然不能保證信道正常工作。

• PCB層壓板和損耗：所有損失PCB層壓板會(huì )降低信號幅度并產(chǎn)生失真，因此在確定跡線(xiàn)長(cháng)度時(shí)需要包括這些損耗源。

• 傾斜和相位失真：在某些情況下，由于光纖編織效應，斜交會(huì )累積，這取決于路由路徑。這在占據~20ghz和更高頻率的信號部分中是最有問(wèn)題的信號中的相位失真 .

考慮到所有這些，讓我們看看損失在英吉利海峽的累積情況。下圖顯示了我們所考慮的示例信道中的總損耗。這些損失中有一部分是沿著(zhù)痕跡的長(cháng)度集中起來(lái)的。不管損耗來(lái)自何處，我們只需將它們加起來(lái)，以分貝為單位，如果愿意，我們可以將其轉換回十進(jìn)制衰減值。

這里的重點(diǎn)是：我不在乎這些損失是從哪里來(lái)的，它們加在一起會(huì )限制到達接收器的功率。因為信號在變得不可恢復之前只能承受這么大的損失全損將PCB跟蹤長(cháng)度限制為某個(gè)最大值。

沿單個(gè)記錄道的插入損耗（以dB為單位）取決于長(cháng)度，并與傳播常數的長(cháng)度和實(shí)部有關(guān)：

只要你知道傳播常數和互連長(cháng)度，你就知道總損耗；它只是插入損耗加上沿著(zhù)互連的每個(gè)接口的回波損耗。如果需要，您可以翻轉插入損耗的關(guān)系，并確定可接受的損耗和最大跟蹤長(cháng)度（只要您可以確定傳播常數）。

讓我們回到最初的問(wèn)題上來(lái)。在這個(gè)交換中，接收器組件以時(shí)間來(lái)指定最大PCB跟蹤長(cháng)度，而不是以損失預算或字面跟蹤長(cháng)度來(lái)指定。換句話(huà)說(shuō)，他們假設你知道群/相速度（或傳播延遲）對于在互連上傳輸的信號。如果你知道分散，那么你就知道你必須這樣做PCB跟蹤長(cháng)度匹配與頻率因為信號的速度隨頻率變化。

無(wú)論您看到指定的特定長(cháng)度還是指定的時(shí)間，這兩個(gè)值都將僅適用于特定的PCB層壓板和跟蹤幾何圖形。如果使用不同的PCB層壓材料或跡線(xiàn)幾何體，則長(cháng)度值不再有效，因為沿該跡線(xiàn)長(cháng)度經(jīng)歷的損耗將不同。在這種情況下，您需要使用與互連上的最大損耗相對應的傳播常數將指定的最大PCB跟蹤長(cháng)度轉換為新的跟蹤長(cháng)度。您可以使用以下比率：

哪里γ 是信號的傳播常數，L是長(cháng)度值。在這里，我得到了γ 這告訴我們沿互連的損耗。如果你看看上面的第一個(gè)等式，你應該很容易看到左手邊只是一個(gè)損失預算。將這些值與傳播常數的適當值一起使用，可以得到新的最大PCB跟蹤長(cháng)度。

在設計級別可以采取一些步驟來(lái)增加允許的跡線(xiàn)長(cháng)度，以防止過(guò)度損耗：

• 使用低損耗材料，如聚四氟乙烯層壓材料

• 選擇損耗更低的連接器

• 移除多余的過(guò)孔和背刺鉆

• 嘗試修改軌跡幾何體，使其具有較低的損耗

如果給了互連的時(shí)間或長(cháng)度約束，則只需要新舊互連的傳播常數來(lái)確定新的長(cháng)度。如果您使用的是Altium Designer，您可以使用Layer Stack Manager來(lái)計算阻抗控制網(wǎng)絡(luò )的傳播延遲，并且可以使用它來(lái)設置相關(guān)網(wǎng)絡(luò )類(lèi)的跟蹤長(cháng)度限制。