PCB走线应该走多长？——我对PCB设计的认知提升_专业集成电路测试网-芯片测试技术-ic test

最好的学习，就是在项目中学习；最好的学习就是问题触发的学习。
因为我在研究所阶段主要解决的是音频、光电等模拟电路，同时主要接触的也是TI的一些DSP，所以对高速数字电路其实是没有概念的。后来到了华为才进行一些系统性的学习，对高速接口的PCB设计进一步深入理解。

虽然第一份工作这个阶段没有接触高速数字电路，一些PCB设计的基础理论和基础技能是在这个阶段的。

小团队有小团队的好处：
1、全流程理解产品。
2、自动动手Layout，大家知道当时很多大企业已经把硬件工程师和PCB工程师开发分工。
3、自主器件选型，硬件设计有自主的发挥空间。
4、自我构建逐步完善质量体系和流程。在大公司更多是按照公司制定的流程、规范走，往往工程师缺乏思考。而在原来的研究所团队，是一个自我构建研发体系流程的过程，我觉得对我思考团队产品交付质量，是有很大帮助的。

刚毕业做研发，应该去大公司，还是小公司？
大公司的硬件工程师和小公司硬件工程师
虽然没有正规军的打法，但是自我思考的过程对我的认知提升还是很有帮助的。

那么在当时的开发环境中，即使没有接触过“信号质量”等一些概念。但是一些设计基础的理念，也是通过：师父的传授、同事间交流、看书、学习网上的资料等方式进行，也是可以得到快速成长的。

有一些基本的设计理念，只要有电路基础，就可以通过“常识”就可以知道。
例如：PCB的走线不能太长！线间距不能太近！

1、PCB走线为什么不能太长？
PCB（Printed Circuit Board）是电子设备中的重要组成部分，用于连接和支持电子元件。走线是将电子元件之间的电路连接起来的过程。在PCB设计中，过长的走线可能会导致一些问题，包括以下几点：

信号衰减：电路中的信号在传输过程中会受到衰减，过长的走线会增加信号衰减的可能性。信号衰减可能导致信号失真、噪声增加和通信错误。尤其是对于高频信号和快速信号传输，过长的走线会更加明显地引起问题。

信号延迟：电路中的信号传播需要一定的时间，过长的走线会增加信号传播的延迟。在一些应用中，如高速通信和时序敏感的电路，信号延迟可能会导致系统性能下降或功能失效。

串扰干扰：过长的走线会增加电路之间的串扰干扰的可能性。串扰干扰是指一个信号线上的信号对其他信号线产生的干扰。当走线过长时，信号线之间的电磁相互作用可能会导致信号的串扰，从而引入错误或干扰。

PCB布局困难：过长的走线可能导致布局上的困难。PCB布局时需要考虑信号的路径、电源和地线的分布、元件的布置等因素。如果走线过长，可能会增加布局的复杂性，使得设计更加困难。

因此，在PCB设计中，通常需要尽量控制走线的长度，以确保信号的可靠传输和系统的性能。这可以通过合理的电路布局、信号线的路径规划、使用适当的层间连接等方法来实现。

2、PCB走线太长，最终综合的寄生电容会增加
不用到微观层面去分析。我们根据电容的定义就知道：两个间距保持不变的平面，面积越大，电容值越大。所以走线越长，则会导致综合的对地容性会持续增大。电容的容值越大，则相当于低通滤波器，会衰减掉高频分量。

我们不需要到微观层面去分析，就知道走线太长，在接收端肯定影响高频分量。后面咱们通过系列化文章进入微观层面去看PCB走线。

当PCB走线过长时，寄生的电容会变大。这是因为走线的长度增加会增加电路元件之间的物理距离，进而导致电容的增加。以下是导致寄生电容增加的几个主要因素：

i. 走线长度增加：走线的长度是电容值的一个关键因素。根据电容的定义，电容值与电场中的电场强度以及物体之间的距离成正比。当走线的长度增加时，物体之间的距离增加，导致电容值增加。

ii. 走线宽度和厚度：走线的宽度和厚度也会对寄生电容产生影响。通常情况下，走线宽度越大，走线之间的电场强度就越小，从而减小了电容值。而走线的厚度增加则会导致电容值增加，因为走线厚度的增加会增加走线的表面积，从而增加了电容的效果。

周围环境和临近走线：寄生电容的大小还与周围环境和临近走线的位置有关。当走线过长时，与其他走线之间的距离可能变得更近，这会导致临近走线之间的电容增加。此外，周围环境中的其他导体或地平面也会对走线之间的电容产生影响。

需要注意的是，寄生电容的增加可能会对电路的性能产生负面影响。它可以影响信号的传输速度、引入干扰和串扰等问题。因此，在PCB设计中，需要合理规划走线长度和布局，以控制寄生电容的大小，确保电路的可靠性和性能。

3、PCB走线太长，最终综合的寄生电感会增加
当PCB走线过长时，寄生的电感会变大。这是因为走线的长度增加会增加电路元件之间的物理距离，进而导致电感的增加。以下是导致寄生电感增加的几个主要因素：

走线长度增加：根据电感的定义，电感值与电路中的线圈（走线）长度成正比。当走线的长度增加时，线圈的长度也增加，导致电感值增加。

走线宽度和厚度：走线的宽度和厚度对寄生电感也有一定影响。较宽的走线和较厚的走线会减小走线的电感值，因为它们提供了更多的导体表面积和截面积，从而减少了线圈的长度。

走线形状和布局：走线的形状和布局也会影响寄生电感。例如，蜿蜒曲折、盘绕或环绕式的走线形状会增加走线的电感值。此外，如果走线与其他走线或导体之间存在临近或相互耦合，也会增加走线的寄生电感。

寄生电感的增加可能对电路产生负面影响。它可以导致信号传输速度减慢、引入串扰、降低电路的带宽等问题。因此，在PCB设计中，需要合理规划走线长度、宽度和布局，以控制寄生电感的大小，确保电路的可靠性和性能。

4、PCB走线太长，增加寄生电阻

这个按照电阻的定义就想得通，此处不做解释。

5、通过布局优化走线长度
在设计中，布局是一个重要的环节。布局结果的好坏将直接影响布线的效果，因此可以这样认为，合理的布局是PCB 设计成功的第一步。简单的理解，PCB布局就是把所有的元器件按照功能结构、模块化、满足DXF的要求、满足顺畅布局、布线等原则进行。

考虑整体美观，一个产品的成功与否，一是要注重内在质量，二是兼顾整体的美观，两者都较完美才能认为该产品是成功的。在一个PCB 板上，组件的布局要求要均衡，疏密有序，不能头重脚轻或一头沉。

合理的布局，才能优化整理的走线最短路径。布局不合理，就会导致不必要的走线长度。

我们把还没连接的PCB，用细线表示连接关系的线，叫做鼠线，又叫飞线。鼠线指两点间表示连接关系的线。如你在原理图上设定的两个焊盘之间有连接关系，那么导入LAYOUT后就会在两个焊盘间生成一根鼠线以指导你布线。

鼠线也是帮助你初步判断会不会走得太绕线。所以，这种朴素的知识也就是人人都知道：一个器件布下去之前，转几个90°，看看怎样走线最短。

例如一些大型的处理器的电源管脚的分布，是考虑到你的走线的。所以你在设计电源模块的摆放的时候，也要考虑各个大电流电源供电走线不要交叉。所以一开始就要规划好，电源怎么供电、时钟怎么布放、接口怎么出，其实除了为了布局阶段“布进去”，还为了布线阶段“走得顺”。

5、既然PCB走线要走得短减少寄生参数，为什么会有“蛇形走线”

蛇形走线最主要是为了保证电路时序约束的正确。数字电路中高低电平相互翻转的时候是需要时间的，为了保证在接受端电平能被正确的采样，通常会预留一点时间给信号电平建立起来，同样，正确的采样也需要一点时间，就需要信号翻转到某个电平后保持一段时间。

这就是所谓的建立时间（setup time）和保持时间（hold time）。

建立时间、保持时间模型展现；建立时间余量、保持时间余量的计算；以及系统允许时钟频率的最大频率计算。

建立时间（Tsu）：在时钟采样沿之前，数据必须保持稳定的时间，该时间量称为建立时间。

保持时间（Th）：在时钟采样沿之后，数据必须保持稳定的最短时间。

理想最优的建立时间和保持时间出现在数据中间采样的位置，如下所示，实质就是使触发器在采样沿得到稳定的数据，如果数据在时钟上升沿的建立保持时间内{latch edge-setup，latch edge+hold time}发生跳变，则会产生亚稳态输出，即输出值在短时间内处于不确定态，有可能是1，有可能是0，也可能什么都不是，处于中间态。

在现在的高速数字设计中，其实串行总线的接口已经大行其道了。在我们刚工作的阶段，其实还是大量的并行总线在大量使用：包括DDR、PCI、LPC、LocalBus，这些并行的接口需要时钟去采样数据，基本原理就是大家数字电路去学习的“D触发器”。

所以，现在还在用"蛇形走线"绕等长来满足建立保持时间的设计主要应用于DDR相关的设计。大量的并行接口已经被PCIe、USB、SATA……这样的串行总线代替了。所以在高速数字设计上，大家非常关注“眼图”。

揭秘【眼图】背后的故事“明眸”与“蜂腰”

眼图详解

在DDR中其实比单纯考虑D触发器的方式要复杂一些

1、有三种采样关系：
（1）CLK与ADDR/CMD