信號完整性的工作，很大一部分基于PCB走線規(guī)則的設定以及走線優(yōu)化。仿真工作或者說后仿的工作都是基于PCB設計已經(jīng)定型的情況下進行的，也就是說鏈路的相關風險已經(jīng)固定了。所以，設定規(guī)則來管控風險比出現(xiàn)風險解決來得更重要。預防管控的能力是未來信號完整性工程師的必備基礎技能。

PCB設計的常用走線規(guī)則

預防管控PCB走線的風險，最最基礎的知識就是熟知常用走線規(guī)則。

1、線長匹配 Length Matching 01.總長線長匹配&分層線長匹配 ? 總長線長匹配的5mils已經(jīng)在很多產(chǎn)品設計中有應用，這也是很多設計準則里提到的。

分層線長匹配的概念好像沒有那么普遍，差分線的走法，BGA區(qū)域打過孔到內層，內層走線打過孔到終端，內層阻抗相對容易管控和差分線走線對稱性緣故，一般情況下，表層兩段距離相對比較短，所以長度的匹配一般在內層進行，也就是間接實行了分層線長匹配。很多時候，這種分層線長匹配的概念在很多產(chǎn)品的設計中被忽略了。

02.就近補償

當長度不匹配發(fā)生時，推薦就近補償，防止不連續(xù)的傳播。如何就近長度匹配，產(chǎn)品的分類不同，要求也不同，消費類產(chǎn)品沒有給出相關建議，只是對BREAKOUT區(qū)域以及連接器的PIN區(qū)域，給出了相關建議的數(shù)值。

就近補償?shù)囊恍┳呔€方式：

03.匹配樣式

常見的匹配樣式有蛇形線，PAD區(qū)域內走線等，蛇形線中3W2S原則是很多產(chǎn)品設計中常用的繞線方法，通過這樣的操作，來達到線長匹配。 3W2S有些相互關系的，建議還是搞清楚點。相對于3W2S故意繞線來達到線長匹配，PAD區(qū)域走線匹配的方式對匹配所帶來的影響更小。

需要注意的是：線長匹配最終目的是等時。

2、雙帶線?Dual-Stripline 高速產(chǎn)品的輕薄化，PCB厚度限制了走線層數(shù)，就有了高速線走在相鄰兩層上，為了減少相互的串擾，走線的方法有間距管控（DDR部分實現(xiàn)難度比較大），垂直走線（這種方法實現(xiàn)難度比較大），30度角走線（這種方法比較推薦）。

雙帶線是未來產(chǎn)品設計的一大趨勢，細節(jié)性的東西很多，比如雙帶線相互平行重復度及長度等。

3、差分轉換過孔 Differential Transitional Via

PCB走線，過孔是不可缺少的部分，這里不講盲埋孔之類，只講差分過孔處理方式。 不同產(chǎn)品有不同的設計細則，但大體是相通的： 1.如果差分過孔stub(殘樁)較長，信號的速率比較高（比如PCIe4.0），要做Backdrill（背鉆）； 2.差分過孔如果轉換參考層，要打回流地孔，地孔到VIA的距離要大于本身的差分過孔距離，同時地孔要在100mils以內。

說到stub(殘樁)，還有一種U-turn的走法，在終端THM連接器會用到。

4、器件封裝平面挖空?Component Footprint Plane Voiding

這里說的器件不僅僅是USB中要用的Electrostatic Diode (ESD) 和Common-mode choke(CMC)，也包括高速鏈路中的匹配電阻，還有耦合電容，還有SMT連接器等。對其進行優(yōu)化，是減少阻抗的突變。

優(yōu)化處理的方式就是相鄰平面層進行挖空（Voiding）。

幾個有爭議的PCB布線經(jīng)驗法則

有人說：如今，仍然還能看到一些在20年前就常見的PCB布線的經(jīng)驗法則，它們現(xiàn)在還被廣泛遵守和適用嗎？確切的答案是“也許吧”。一些關于PCB設計論壇中的遵守/避免布線法則，使得PCB設計者在這些規(guī)則也許不適用的地方要么遵守，要么忽略它們。一些情況下，這未必造成電路板設計失敗。正像一些有經(jīng)驗PCB設計者所說，電路板是出于偶然的機會恰好可以正常工作。關于PCB設計的經(jīng)驗法則的討論并不是說它們是正確還是錯誤，問題是這些討論往往缺乏應用場合的針對性。下面希望將這些規(guī)則背后所適應的場景講清楚，能將不同的規(guī)則在什么時候適用，什么時候需要避免闡釋準確。 ?

下面將一些常用到的PCB布線經(jīng)驗法則抽絲剝繭，分析它們背后所適用的場景。 ? ?

一、垂直布線

垂直布線的規(guī)則是說在相鄰信號層的引線需要相互垂直，以減少相互之間互感引起的串擾。在高頻信號中，通過電容耦合產(chǎn)生的串擾占主要成分，在垂直引線之間產(chǎn)生電流尖峰。 ? ? 當信號的變化沿時間，或者頻率較低（小于幾個GHz），相鄰信號層垂直布線件的耦合電容干擾小。在射頻（RF）頻段（幾十個GHz），引線間交織產(chǎn)生空穴諧振，沒有被地線包圍導體結構會在一些特殊頻率點產(chǎn)生電磁諧振。此時即便引線間是垂直的，也會在它們之間引起強的串擾。為了消除一切頻率點上的干擾，簡單有效的方法就是采用多層板，在信號層之間使用隔離層。在當代信號高速變化的應用中尤其重要。當你對正交線之間耦合強度拿不準時，你需要使用基本串擾仿真軟件對垂直引線進行檢查，看它們之間的串擾是否在噪聲容限范圍之內。此時，你更需要對信號回流路徑進行規(guī)劃，這在垂直布線中是一個主要的問題。 ?

二、散熱過孔

這是一個經(jīng)典的“遵守/避免”法則，常常引起爭論。一些PCB設計者說他們從來不使用防止散熱過孔，并從未遇到焊接和組裝方面的問題。而另外一批人則堅持防止散熱過孔需要在每一個平面相連的時候都需要使用。他們到底誰對呢？他們的觀點分別適用于不同的場合。如果你手工焊接電路板時，你需要提高烙鐵頭的溫度以補償焊接過孔在銅層散熱帶來的焊接問題。但如果使用波峰焊接時，則需要使用防止散熱過孔來防止器件松脫、冷焊、立碑等現(xiàn)象。

三、直角布線

這個PCB布線法則也許最令人又愛又恨。如今我仍然看到很多PCB設計者堅稱在任何時候布線都不能夠拐直角，理由也是五花八門。比如他們說電子在引線中運動時拐直角彎困難，但他們也不想想，在電路板上的所有過孔可都是與引線垂直的呀。還有些理由顯得比較靠譜，比如通過45°拐角可以減少引線長度，所有直角拐彎布線都需要倒角。還有的說直角拐彎會在電路板酸性腐蝕液中產(chǎn)生酸蝕陷阱，在現(xiàn)在廣泛使用堿性電路板腐蝕液中則沒有這個問題。 ? 除非你的電路板工作在50GHz以上的高頻（涉及到毫米波雷達/5G通訊）電路，你無需擔心引線拐直角。實際上，在電路板布線時你可以使用任何你所喜歡的角度來鋪設引線。如果你所使用的的PCB設計軟件內置有電磁場求解功能這會使得你布線更加容易。

四、“3W”法則

第一個版本的"3W法則是說，在相鄰兩條引線之間的間隔應該大于等于引線寬度的三倍 ，為的是降低引線之間的磁通量耦合，進而減少引線見的電磁干擾。這個法則也許忘記了，引線之間的電磁耦合是與引線回路重疊面積成正比，而不是引線之間的距離；因此將引線回路重疊面積降低，引線間距不用受到3W法則限制。就像前面垂直布線一樣，通過基本電磁干擾仿真可以檢查不同布線間距帶來的影響。 ? “3W”法則的另外一個版本是指在引線長度匹配時所使用的鋸齒布線時，鋸齒寬度需要大于等于引線寬度的三倍，這可以將引線阻抗的不連續(xù)性降到最低。

五、“20H”法則

這個法則定義了PCB中的地線層與電源層之間重疊距離，在現(xiàn)代PCB設計時需要將電源鋪設在地線附近，這樣可以保證它們之間具有足夠的層間電容，進而在高速電路板上減少電源波動。但實際測量結果會發(fā)現(xiàn)結果很復雜。有些在300MHz時遵守20H法則可以降低電磁輻射；但在地線-電源層之間會出現(xiàn)高頻諧振，它們結構類似于波導，反而會加重線路之間的高頻干擾。

所以，在實際應用中，如果你的電路頻率在GHz以內，可以遵循20H法則；否則，20H法則有可能會帶來更糟糕的結果。 ? ?

總結

以上就是PCB走線相關常用規(guī)則，有些是有爭議的。當然，針對不同產(chǎn)品會有不同細則，殊途同歸，所有的規(guī)則都是為了減小串擾，反射，損耗等，來保證信號完整性。如果遇到一些規(guī)則相互矛盾，這個時候就需要信號完整性工程師做出取舍，給出合理方案。

編輯：黃飛