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高速先生成员--姜杰 大家都知道走线不能离板边太近,具体原因可能未必清楚,今天,高速先生从差分信号模态转换的角度进行解读。 
模型很简单,长度1000mil的差分走线,上下两个相邻参考平面,一对板内走线,一对板边走线。 
走线嘛,大家最关心肯定是阻抗了。二者对比如下: 
很明显,板边走线的阻抗比板内走线高,类似情况,高速先生之前在《没空间啦,我能不往板边走线吗!》有介绍过。 板边走线阻抗变化的关键在于回流环境。由于位置的特殊性,一方面,回流平面变窄,回路电感增加;另一方面,一部分电磁场在板外空气中分布,有效介电常数变小。二者共同导致了阻抗的增加。 除了阻抗明显变大,板边走线的插入损耗也会增加: 
那么,损耗的能量哪去了? 众所周知,损耗主要由导体损耗和介质损耗组成,但是,对于板边这种特殊位置的走线,还有一个我们平时容易忽略的因素——辐射损耗。看看走线的电场分布就清楚了,板边走线相当比例的电场出现在板外。 
当然,分布在板外的电磁场并不能简单的与辐射损耗划等号,那么,辐射损耗到底是怎么产生的呢? 如果你还记得这篇文章《差分线,最重要是整整齐齐》,应该知道共模噪声,而共模噪声又是差分信号转变而来,所以,当我们把视线转向模态转换参数SCD21(Differential mode→Common mode,表示差分信号输入,共模信号输出,用于衡量差分信号向共模信号的转换)的时候,答案就很明显了。 
板边走线的SCD21远大于板内走线,说明变成共模噪声的差分信号占比较高。 好好的差分信号咋就变成共模噪声了呢? 因为差分通道的任何不对称,都会导致本应属于差分信号的能量转化成共模信号,而介质环境和回流平面都是信号通道的一部分,介质和回流平面的不对称自然会引起SCD21的增大。具体到板边走线,虽然N/P两根走线对称,但由于各自的回流环境差异较大,因此导致了的共模噪声的增加。 共模噪声处理不当,还会带来电磁干扰,这就不光是影响信号自身质量的问题了。 风险这么多,怎么破?简单,走线不要靠板边。 那么,走线离板边到底多远才安全呢?老规矩,数据说话,看看走线距离板边的间距对SCD21的影响。 
走线到板边间距分别为0(板边走线)、1H(H指信号走线到最近参考平面的垂直距离)、2H、3H及大于等于20H(板内走线): 
随着间距的增加,SCD21显著降低,3H时就基本与板内走线达到同一水平了。 所以,是不是3H就稳了呢?别忘了,高速先生除了懂仿真,还略懂加工。 考虑到PCB 铣边、锣边时割伤走线,或者拼板分板时应力传导损伤走线等一系列加工风险,劝大家一句,走线还是要尽量远离板边。 关于一博: 一博科技成立于2003年3月,深圳创业板上市公司,专注于高速PCB设计、SI/PI仿真分析等技术服务,并为研发样机及批量生产提供高品质、短交期的PCB制板与PCBA生产服务。致力于打造一流的硬件创新平台,加快电子产品的硬件创新进程,提升产品质量。 一博珠海板厂: 位于珠海经济开发区,坐拥PCB产业优质人才资源及完善的产业配套。专注于高端快件,提供高品质的高多层、高速、高精密、HDI等PCB生产制造。聚焦国内高端快件细分市场,PCB广泛应用于ATE、AI算力、服务器、工控、通信、汽车、医疗设备等领域。
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