題:
PCB 90度角
inbinder
2016-04-05 20:46:27 UTC
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不是其中一個重複項幾乎不涉及使用或反對使用90度路線的技術原因。

作為一個在秋天加入EE計劃的業餘愛好者,我是否應該養成在PCB佈局中避免成直角的習慣?

除了機械或美學上的原因之外,您是否還想使用90度角?

六 答案:
metacollin
2016-04-06 08:54:13 UTC
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編輯我忘記了90度角不好的一種情況:高壓PCB。這與反射或輻射無關,而是任何尖銳的形狀將如何集中高電場並使電介質擊穿和電弧產生的可能性更大。可以將其用於PCB火花隙,但否則,應避免在1kV +的高壓PCB上形成直角。而且應該為所有物件使用圓形焊盤,甚至是SMD電阻器/電容器焊盤。盡可能避免使用尖銳的銅形狀。

不,沒有理由比直角更喜歡45度角。我將明確地說這句話:聲稱直角會引起更多EMI的其他答案顯然是錯誤的。這不是可以爭論的理論未知數。我們可以測量從各種走線形狀輻射的EMI,並且我們有且 不要 的直角輻射的角度超過45度。提出許多理論原因,說明直角對EMI不利,但這並不重要。這種情況的簡單實證現實是,他們沒有這樣做,而他們“應該”做的事情也不會改變這種情況。實際上,即使在非常高的頻率下也是如此,我將在本文中進一步探討。如果我錯了,一定要給我看一些測量結果,證明90度轉角更糟。甚至更好的是,如果存在可測量的差異,那麼肯定可以直接構建一種儀表,該儀表可以通過對輸入和輸出進行測量來完全確定一條跡線是直角還是45度角。或拾起EMI。如果有人可以建造一個儀表來做到這一點,我會吃掉我的話。

我非常確定沒有人會這樣做,因為在最初甚至允許45度(或90度)轉角的頻率上,EMI或反射都沒有可測量的差異。

App note

當然還有其他一些廢話。在任何人甚至都使用45度角走線並使用紅寶石手敲出板子之前,蝕刻和直角只是一個問題。流程改進得足夠好,以至於至少30年來一直沒有這種關注。如果存在任何與蝕刻相關的問題,您最好告訴所有帶有方形0.5或0.4mm間距QFN焊盤的電路板,他們不能繼續使用這些零件,因為顯然我們的PCB蝕刻工藝會完全破壞這些焊盤的形狀。至少,如果一個人相信這個線程中的其他一些答案。當然,蝕刻參數顯然也是胡說八道,您需要查看所有刻有完美尖角的微小方形焊盤,以了解其含義。

讓我困擾的是,沒有人問我們應該問的一個問題: 為什麼要使用45度跡線?

答案有點反氣候:傳統。至少在沒有合理合理理由的情況下使用它。您可以使用45度角在同一空間中佈線更多跡線,這僅僅是因為拐角佔據了更多空間(兩個的平方根以及所有其他)。因此,在許多路由情況下使用它們是完全有效的。但是沒有理由優先在直角上使用它們,因此您應該養成習慣使用似乎最適合該特定軌蹟的最佳解決方案。如果您想擅長於佈線板,確保這種情況永遠不會發生的一種好方法是對自己實施任意的設計規則,這些規則不會帶來任何好處。只是無緣無故地選擇限制路由策略。

人們可能會懷疑我的傳統論點,但我得到了確鑿的證明。我有很多電路板的時間跨度從60年代到今天,很明顯,45度角跡線只不過是出現在現場並施加了任意限制(8個可能的佈線角度)的EDA軟件工件。電腦當時甚至連簡單的矢量圖形都掙扎著,這使事情變得更容易了。

首先,這是舊的HP合成器的頻率濾波器板。這產生了很多RF頻率,並使用了Bazillion階濾波器,其中24個都承載10MHz的倍數。請記住,這是HP測試設備的一部分,這是最新技術。它是在20世紀70年代製造的,當時還需要手工粘貼木板。這個時代的電路板,甚至是RF電路板,也從未使用過45度角,因為由於尚不存在軟件,它們的使用是人為的限制。

Right angles!

讓我們翻轉一下...

enter image description here

但是這些東西也有很多舍入...這可能是由於它們被手工切割的紅寶石掩蓋。讓我們繼續前進到1983年,當時EDA軟件被大量使用。突然,所有那些以任何方式消失的曲線和角度都消失了,僅使用了8個方向。這完全是由於當時的工具,這裡沒有設計選擇。沒有人選擇只使用8個方向,而只是在那些早期的EDA工具中選擇了HAD 8個方向。以下是1983年的西方數字磁盤控制器。

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哦,我的...好像他們不在乎一種方式或另一個關於直角或45度走線角。 (提示:他們沒有。)它們兩者都用到了!

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更多特寫...

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如您所見,似乎使用時之間的唯一真正的關聯是,當需要更高的佈線密度時,更頻繁地使用45度轉彎(儘管並非總是如此)。這是真正影響過彎選擇的唯一問題。否則,請使用您喜歡的任何東西。顯然,這位設計師並沒有特別喜歡他們兩個。他可能曾經用膠帶將板子拉出來,但後來開始使用EDA工具。他以前沒有在跡線上使用90度角或45度角,並且在設計時沒有偏好。

如果使用的是FR4,則直角無關緊要。出於簡單的原因,如果您可以忍受信號上FR4引起的介電損耗,那麼對於直角而言,它還不夠快。 即使2.4GHz Wifi的波長約為5英寸。 當然,形狀比形狀本身的波長小幾個數量級的特徵將不會對其產生有意義的影響跟踪角。 。在所有效果上,實際上2個45度轉彎或1個90度轉彎實際上是相同的。

而且,在頻率影響的情況下,形狀甚至都不是重要因素。阻抗是。您必須保持特徵阻抗,以使信號在執行過程中任何給定步驟所看到的瞬時阻抗始終相同。正是不連續性導致反射和輻射。保持阻抗的簡單方法就是簡單地使用曲線,但是它們的曲率半徑必須至少為走線寬度的3倍。這是為了將走線寬度保持在幾乎恆定的值,從而保持阻抗。這是決定形狀的因素,但是任何保持阻抗的策略都是有效的。

最後一張照片是舊的Tektronix示波器的內部: enter image description here

如果您需要更緊湊地彎曲軌跡,則使用90度或兩個45度角都是不正確的。當走線寬度在90度角處增加\ $ \ sqrt {2} \ $時,90度角會導致阻抗不連續,從而導致阻抗突然下降。這確實會引起反射和輻射。

如果使用45度角,不僅會導致兩個不連續,而且會造成不連續性嚴重(每個45度角都會使軌跡擴大\ $ \ sqrt {4 -\ sqrt {2}} \ $),大約1.08的差仍然是一個顯著的阻抗變化,並引起反射和輻射。它只會發生兩次,因此您將多次獲得相移的反射和輻射。在據說使它們“更好”的問題上,45度角充其量最好不比直角好。一個簡單的事實是,沒有實際的原因,而且它們之間也基本上沒有區別。只要您保持阻抗,就可以採用任何方式。 90度或45度彎曲是不可能的。您可以以任何希望的方式保持阻抗,雖然很難通過增加阻抗來平衡由45度或90度轉彎引起的額外寬度(以及阻抗損失),但通過降低阻抗可以很容易地平衡阻抗的增加。縮小痕跡。

讓我們備份一秒鐘,然後檢查整個走線寬度與阻抗的關係。為什麼走線寬度會對阻抗產生如此大的影響?當然,這已經不是很小的直流電阻的微小變化。

是電容!這些走線形成電容器的一塊板,在其下方有信號返回平面。因此,一旦使用直角或45度跡線添加了額外的面積,您將無能為力,多餘的電容將留在那裡。但是,如果您採取90度角並在一側切掉一部分角,並且基於PCB基板的介電常數以及信號走線和返回平面之間的厚度,您可以精確計算出需要切斷多少才能維持整個電容。

具有諷刺意味的是,結果是45度和90度彎曲的並置: enter image description here

根本上,它是一個90度角,帶有一個它的一部分被切掉(斜接)以保持電容,從而保持阻抗。如果考慮阻抗,則銳角也沒有錯。曲線更容易,所以我更喜歡它們,因為我很懶。有時它們會佔用太多空間。

無論您彎成90度還是45度都是無關緊要的。您可以按照拓撲進行路由,也可以不遵循任何方向。這一切都始於軟件怪癖,它演變成傳統,甚至顯然是迷信。我向您保證,任何聲稱這一點很重要的工程師都永遠不會用硬數據來備份它,並且如果這樣做也將無法備份。很容易找到沒有關係的證據,因為沒有關係。這就是為什麼我只是拍了些照片來證明我的觀點。在高端情況下,這確實很重要,任何關於一個角落超過另一個角落的經驗法則無論如何都是毫無價值的,因為兩者都是一樣的。

如果可以使用45度跡線,則可以使用90度跡線而不會產生明顯的影響。使用您喜歡或適合特定走線密度的導線。工程師從不慣於關心,也沒有理由要這樣做。不要讓不受支持的答案(儘管提供了錯誤的信息,但不幸的是被否決了)使您陷入困境。驗證憑經驗告訴您的數據。傳統和信仰在良好的工程設計中沒有地位。

不錯的評論,但我要指出的是,以某種方式顯示商業產品圖片並不構成證明沒有更好的方法的證據-僅僅是它們實施的效果似乎很好。我不同意你說的話,但是邏輯缺陷使我感到困擾。
很棒的帖子,我希望這將有助於擺脫這些古老的神話。如果您想添加更多信息,可以提及的是,如果必須避免90度彎曲,則無法使用過孔和孔安裝的組件。任何通孔都會在信號中產生兩個90度的尖角。對於許多安裝在PCB上的SMA和BNC連接器也是如此。
我一生中從未設計過pcb(此處是軟件清理),但這是我很長一段時間以來一直在SO上閱讀的最有趣的答案。謝謝!
很好的答案,非常有例證,而且似乎是一致的! 但是,在閱讀您的文字時,我想起了德克薩斯州的一份應用筆記,該筆記討論了ESD抑制的佈局。他們的發射測量結果顯示45度比90度的性能更好:http://www.ti.com/lit/an/slva680/slva680.pdf-第4頁底部。 您對此有何看法?您是否認為90d和45d之間的差異僅在ESD事件這樣的極高di / dt時才適用?
大聲笑。您是否在該圖像上放置了“哦,不,隱藏您的孩子,隱藏您的妻子標題”?
此鏈接包含斜接彎曲彎頭的計算,公式和模擬,以保持您的阻抗:https://www.microwaves101.com/encyclopedias/mitered-bends
Nathan
2016-04-06 07:06:14 UTC
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在這裡,我要背道而馳,建議您閱讀Lee W. Ritchey的“第一次就對”。 http://www.thehighspeeddesignbook.com/

特別感興趣的是第25章,作者在其中竭盡全力指出:

““ [無直角]的規則是由一個特定圖形引起的(圖7- 17)出現在1973年出版的《摩托羅拉ECL系統手冊》的一個特殊頁面(第144頁)上。該圖顯示了兩條並排的跡線,一條帶有兩個直角彎曲,另一條帶有圓形的彎曲。該圖下方是兩個示波器跡線。直角彎曲示例的跡線中間有兩個小凹點,而圓角陰影的跡線沒有。這暗示著直角彎曲會引起問題。回到同一本手冊的第140頁,圖7-14顯示了一條帶有兩個直角彎曲的跡線,而其中任何一個彎曲都沒有乾擾。好像是衝突。我(里奇)打電話給作者,問這個問題,並被告知圖7-17有缺陷,不應公開!因此,一直以來,工程師一直在基於有缺陷的數據來防止使用直角彎頭。 (注意:《摩托羅拉ECL系統手冊》可以從On Semiconductor的PDF文件中獲得,網址為www.onsemi.com。)

作者繼續指出:“直角彎曲不會導致信號完整性問題。任何實際的邊緣速度。直角彎頭也不會引起EMI。直角彎頭不是酸性陷阱。沒有充分的技術理由來防止使用直角彎頭在PCB上走線。”

因此,從該建議出發,從純粹的電氣角度來看,沒有理由避免90度彎曲,是否還有機械方面的考慮,例如高溫下的走線等是另一回事。

我個人會盡量使走線盡可能短,這通常意味著直線(無彎曲)。如果需要的話,我不會因為增加90度彎曲而失去睡眠:在更緊密的設計中,將所有物體保持在45度(或135度)時會佔用大量PCB“空間”。

rdtsc
2016-04-05 21:13:17 UTC
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通常,走線越短,損失越少,並且工作越好。直角會使走線更長,因此通常是不希望的。儘管對於大多數業餘愛好者類型的賽道只有微小的區別。如果您正在嘗試使用電阻器,電容器,555和2N2222,則必須使用直角,但要養成這種習慣。正如JRE所述,它們也很難正確蝕刻。

在100MHz以上的高頻下,事情變得有趣起來。隨著信號頻率的增加,當信號在PCB上傳播(傳播)時,各種形式的物理效應(物理效應)開始顯現並影響信號。由於頻率是如此之快,因此波長非常短,這意味著PCB走線可能開始顯得足夠大,足以成為天線並向自由空間輻射功率。在更高的頻率下,銅的大部分會表現為電容,尖角會表現為電阻(技術上為阻抗),走線的間隙會表現為濾波器,甚至PCB材料本身也會影響事物-稱為介電常數。這種(有意的)設計非常專業且複雜。通常,大多數電子設計都通過使用較低的頻率,縮短PCB跡線等來避免這些影響。

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EMI是電磁干擾,這意味著不希望的RF信號的產生或感應。 EMC(電磁兼容性)是測試PCB的不良輻射(和磁化率)的行業。 EMC的職業是從對物理,RF理論和電子學的深刻理解誕生的。

Claudio Avi Chami
2016-04-05 20:54:21 UTC
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您應該始終避免使用它。您可能還記得避雷針的末端很鋒利。這樣做的原因是電場集中於此,並使它比其他表面對雷電更具吸引力。

類似地,90度角的銳利邊緣不好,會產生更多的干擾。在那裡,PCB線的阻抗不連續性會更嚴重,等等。

請務必避免使用它們。

在愛好級別的頻率和電壓下,尖角幾乎不需要引起關注。話雖如此,我仍然同意你的看法,最好完全避免90度角。
實際上,似乎[具有尖銳的末端並不是避雷針的最佳設計](https://en.wikipedia.org/wiki/Lightning_rod#Rounded_versus_pointed_ends)。
Petrus
2016-04-06 00:35:44 UTC
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所有設計師都同意的規則是:避免45度至90度以外的任何角度。

對於某些製造過程,直角確實是一個問題。強烈建議不要使用銳角的問題。但是,即使有這些,大多數現代晶圓廠也應該沒有問題。有關陷阱的一些相關信息,請參見此處

跡線長度和美觀度是有利於45度彎曲的因素。請注意,只有美學的事實可以解釋為什麼在任何體面的板上都看不到55度彎曲!

如果要設計高壓板,則可能還應該注意避免任何角。

關於RF性能或電磁兼容性(這並不是無關緊要的),對於大多數RF跡線來說,正確佈線的返回跡線是必經之路。請注意,如果正確 mitmit外邊緣,則可以路由微帶90度彎曲而沒有問題。因此,這不是支持或反對90度彎曲的論點。

Valentin Milev
2016-04-05 22:29:14 UTC
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如前所述,90度(或更低)是不理想的,原因有兩個:

  1. 由於尖點發射電子,高頻和高壓。
  2. 製造過程中的機械問題。
  3. ol>

    因此從技術上講,在任何正常情況下都應避免使用它們。這是一個很好的習慣,訓練自己如何在沒有問題的情況下進行設計。要么繞這些角要么使用2 x 135度的角度來代替。

  4. 使用90度多邊形可以創建用於高頻的PCB電容器或天線(例如Google的2.4 GHz發射器圖像)。
  5. ol>

    所以一切都取決於。如果您的技能不太熟練-憑經驗就避免使用它們。



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