每當(dāng)我去買一個(gè)新的大件裝置時(shí)，我總是權(quán)衡我的選擇。有時(shí)我讓這讓我癱瘓，最后做出一個(gè)我后來后悔的消費(fèi)決定。但在決定如何在下一個(gè)PCB中布線信號(hào)時(shí)，不一定要這樣。

當(dāng)你的PCB上有許多元件和互連時(shí)，你需要權(quán)衡你的選擇。密集布線既是科學(xué)又是技術(shù)，在您的選項(xiàng)上盡可能多地提供信息將有助于確保您為下一個(gè)電路板實(shí)施最佳布線策略。

跡線和元件密度

隨著跡線密度和元件密度的增加，電路板周圍的布線跡線變得越來越復(fù)雜。只要您沒有在高引腳數(shù)器件之間布線并且組件之間有足夠的空間，您的電路板就可能完全在單層上布線。即使在使用中等到高速電路時(shí)，仍然可以在一層上布線所有內(nèi)容。

隨著跡線密度和元件密度的增加，單層布線變得更加困難甚至在數(shù)學(xué)上都不可能，你必須繼續(xù)多層設(shè)計(jì)。必須在內(nèi)層上路由信號(hào)，并且可以使用過孔訪問內(nèi)層。在某些器件中，特別是在HDI設(shè)計(jì)中，這是繼續(xù)將更多互連和元件封裝到單個(gè)PCB中而不增加其尺寸的唯一方法。

由于使用過孔是訪問內(nèi)層的唯一方法多層電路板，這就引出了一個(gè)問題：何時(shí)應(yīng)該使用過孔來建立更短的連接，而不是在信號(hào)層中布設(shè)更長的走線？

具有長度匹配差分對(duì)的PCB

注意您的頻譜

過孔是非常有用，因?yàn)樗鼈兛梢詷O大地簡化其他組件的布線，或者當(dāng)電路板上存在高密度的互連時(shí)。具有BGA封裝的FPGA等組件通常使用過孔進(jìn)行轉(zhuǎn)義路由。所有過孔都有一些電容和電感，就像PCB走線一樣。這通常在很寬的頻率和開關(guān)速度范圍內(nèi)被忽略，因?yàn)榕c通路的其余部分相比，通孔的長度通常非常小。

所有數(shù)字信號(hào)的功率集中在高于開關(guān)頻率。與高頻模擬信號(hào)相比，即使是中等速度的數(shù)字信號(hào)，由于更高頻率的功率譜，在通過過孔時(shí)也會(huì)產(chǎn)生信號(hào)完整性問題。通孔的小幾何形狀使它們具有高的基本共振頻率（100到MHz到GHz）。通孔中的諧振會(huì)導(dǎo)致高頻（> 100 MHz）模擬或中等到高速數(shù)字信號(hào)的EMI問題。

顯然，當(dāng)路由高速/高電平時(shí)，最簡單的方法是避免過孔中的信號(hào)完整性問題 - 頻率信號(hào)是為了避免在關(guān)鍵互連上使用過孔。至少，應(yīng)盡可能在這些設(shè)備中最小化通過過孔的布線。選擇更長的走線可能是更好的選擇，但隨著走線長度的增加，請(qǐng)注意轉(zhuǎn)換到傳輸線的行為。

在許多現(xiàn)代PCB中，過孔的使用將是不可避免的。在低速或低頻設(shè)備中，使用過孔使路由更容易更容易接受。數(shù)字信號(hào)中的頻譜和這些設(shè)備中的模擬信號(hào)頻率太低而不會(huì)引起諧振和隨后的EMI問題。延長這些器件中的走線長度也是合適的，因?yàn)檩^長的長度不太可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)換為傳輸線行為。

使用差分對(duì)

差分對(duì)需要精確的長度匹配以保持信號(hào)定時(shí)。它們還需要精確的間距和對(duì)稱性，以便完全抑制串?dāng)_。差分對(duì)可以擴(kuò)展而不是通過過孔路由，但是如果對(duì)沒有精確匹配的長度，你需要注意可能累積的偏斜。

確保差分信號(hào)正確定時(shí)

如果您正在嘗試決定是否延長差分對(duì)的長度或使用過孔作為快捷方式，您應(yīng)該將您的設(shè)計(jì)選擇應(yīng)用于整個(gè)信號(hào)網(wǎng)。差分對(duì)中的兩條跡線必須長度匹配，以便最大限度地抑制串?dāng)_并消除偏斜。如果整個(gè)網(wǎng)絡(luò)不是長度匹配的，則偏移將在擴(kuò)展差分對(duì)中累積。

因此，如果必須通過過孔路由，則可以考慮通過過孔路由網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)差分對(duì)，因?yàn)檫@可以幫助確保信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的長度匹配。差分對(duì)的兩端應(yīng)通過過孔布線以確保對(duì)稱性，從而抑制EMI。您還可以通過其他過孔路由一些互連，有些互連通過表面層，但是您應(yīng)該始終確保保持長度匹配以減少偏斜。

如果必須增加差分對(duì)的長度為了避免過孔引起的信號(hào)完整性問題，需要放置所需的互連，注意過渡到傳輸線的行為，尤其是高速/高頻信號(hào)。一旦跡線長度超過臨界長度，跡線開始表現(xiàn)為傳輸線，必須終止以避免進(jìn)一步的信號(hào)完整性問題。