(整理)谈谈PCB布线中的蛇形走线

谈谈PCB布线中的蛇形走线

一般的蛇形线

一般的差分线

差分蛇形线

PCB上的任何一条走线在通过高频信号的情况下都会对该信号造成时延时，蛇形走线的主要作用是补偿“同一组相关”信号线中延时较小的部分，这些部分通常是没有或比其它信号少通过另外的逻辑处理；最典型的就是时钟线，通常它不需经过任何其它逻辑处理，因而其延时会小于其它相关信号。

高速数字PCB板的等线长是为了使各信号的延迟差保持在一个范围内,保证系统在同一周期内读取的数据的有效性(延迟差超过一个时钟周期时会错读下一周期的数据),一般要求延迟差不超过1/4时钟周期,单位长度的线延迟差也是固定的,延迟跟线宽,线长,铜厚,板层结构有关,但线过长会增大分布电容

和分布电感,使信号质量,所以时钟IC引脚一般都接RC端接,但蛇形走线并非起电感的作用,相反的,电感会使信号中的上升元中的高次谐波相移,造成信号

质量恶化,所以要求蛇形线间距最少是线宽的两倍,信号的上升时间越小就越

易受分布电容和分布电感的影响。

因为应用场合不同具不同的作用,如果蛇形走线在电脑板中出现，其主要起到一个滤波电感的作用，提高电路的抗干扰能力，电脑主机板中的蛇形走线，

主要用在一些时钟信号中，如PCIClk,AGPClk，它的作用有两点：1、阻抗

匹配2、滤波电感。对一些重要信号，如INTELHUB架构中的HUBLink,一

共13根，跑233MHz，要求必须严格等长，以消除时滞造成的隐患，绕线是唯一的解决办法。一般来讲，蛇形走线的线距>=2倍的线宽。PCI板上的蛇

行线就是为了适应PCI 33MHzClock

补充一：

有条件的朋友可以观察一下手边的主板。CPU插座-->北桥芯片、北桥-->AGP 插槽、频率发生器背面、内存DIMM槽附近，这些是集中使用蛇行线的地方。究其原因，还是这些都是工作在高频，并且还需要稳定的电流信号。

在PROTEL中一般先大致手工画好线，然后把要设置的所有线为一个CLASS，选Tools/Interactive Length Tuning,或者Tools/Equalize net lengths。

补充二：

减轻线与线的串扰最主要的就是增加线间距，而和绕蛇行无关，蛇行线反而

会带入导线自身的串扰问题，计算机主版个部分信号对时序要求非常严格，

所以必须对每种信号进行长度匹配，以满足足够的建立和保持时间，走蛇行

线仅仅是和时序设计相关，和高频信号完整性无关。我看过的国外多本信号

完整性著作，还有芯片组厂商的Guildline,均没有要求设计者采用蛇行线走法，

当然会有走线长度要求，但这只是符合时序规范要求。的线长要求。若在一

般普通PCB板中，是一个分布参数的LC 滤波器，还可作为收音机天线的

电感线圈，短而窄的蛇形走线可做保险丝等等。

注意：

1、PCB上的走线在任何时候都存在延时，并非一定要在高频状态下，即使是周期性的单次阶跃，其传输延迟依然存在。

2、PCB上的走线中信号传输速度取决于其周围的介质，并非频率。

3、PCB上的蛇形走线主要作用仅仅在于delay信号，并非能够提高抗干扰能力，理由如下：导线越长，使得被干扰的机会增加，使得信号衰减程度加大，影响信号的完整性。如有可能，导线要尽可能的短。

４、没有听说过可以用蛇形线做保险丝作用的。

５、蛇形线对信号稳定性没有帮助，对串扰也没有帮助，可能在概念上和差分走线混淆了。

蛇形线是Layout中经常使用的一类走线方式。其主要目的就是为了调节延时，满足

系统时序设计要求。设计者首先要有这样的认识：蛇形线会破坏信号质量，改变传输延时，布线时要尽量避免使用。但实际设计中，为了保证信号有足够的保持时间，或者减

小同组信号之间的时间偏移，往往不得不故意进行绕线。

蛇形线对信号传输有什么影响呢，走线时要注意些什么？其中最关键的两个参数就是平行耦合长度（Lp）和耦合距离（S），信号在蛇形走线上传输时，相互平行的线段之间

会发生耦合，呈差模形式，S越小，Lp越大，则耦合程度也越大。可能会导致传输延时减小，以及由于串扰而大大降低信号的质量。

蛇型Layout的几点建议：

1．尽量增加平行线段的距离（S），至少大于3H，H指信号走线到参考平面的距离。

通俗的说就是绕大弯走线，只要S足够大，就几乎能完全避免相互的耦合效应。

2．减小耦合长度Lp，当两倍的Lp延时接近或超过信号上升时间时，产生的串扰将达到饱和。

3．带状线（Strip-Line）或者埋式微带线（Embedded Micro-strip）的蛇形线引起的信号传输延时小于微带走线（Micro-strip）。理论上，带状线不会因为差模串扰影响传输速率。

4．高速以及对时序要求较为严格的信号线，尽量不要走蛇形线，尤其不能在小范围内蜿蜒走线。

5．可以经常采用任意角度的蛇形走线，能有效的减少相互间的耦合。

6．高速PCB设计中，蛇形线没有所谓滤波或抗干扰的能力，只可能降低信号质量，所以只作时序匹配之用而无其它目的。

7．有时可以考虑螺旋走线的方式进行绕线，仿真表明，其效果要优于正常的蛇形走线。

扩展：

多层板与平常的单双面板的最大区别不在于布线层数的增加，而是由于专门的电源层和地层提供的信号退耦作用。因为这个原因，同样层数的板子，性能可能差别非常大。对于4层板，T(Top)、G(Ground)、P(Power)、B(Bottom)应该是较为工人的分配了。同双面板相比并没有增加信号层，也就是说，就布线而言，没有太多优势。但是性能不可同日而语。如果4层板布成T、S1(Signal)、S2、B---那就没有什么意义了。我还真见过---在中兴的电源设备里边就有这样的做法----而且看起来很像自动布线的结果。

对于6层板，一般来说T、G、S1、S2、G（P）、B是比较常规做法。好的做法是T（G）、S1、G1、G2（P）、S2、B（G）----仅有两个布线层。大概只有军品用的起了。

原则上来说，电源层和底层的信号阻抗是一样的，所以，退耦作用也应该一样。但是实际上，地要好一些。

我上面的板子也是折中了。应该至少做成8-4结构，就是说至少需要4层地来配合，但是由于有一个28x28的BGA，又不舍得用14层。。。只好采用9-3结构了。尽管中间用signal层做了大面积地，但是也只能是取巧而已。

这里也就是为什么很多显卡、主板，厂家的公版多是8-12层，而很多厂家却能做到6-8层。因为只要把电源层拿掉，然后仔细梳理就可以了。不过这样做，没办法保证信号完整性--尤其是超频的时候。很多时候，超频能力就是稳定性。