PCB版图设计——基于高速FPGA的PCB设计技术

　　差分走线设计建立在阻抗受控的PCB原理上。其模型有点像同轴电缆。在阻抗受控的PCB上，金属平面层可以当作屏蔽层，绝缘体是FR4层压板，而导体则是信号走线对(见图1)。FR4的平均介电常数在4.2到4.5之间。由于不知道制造误差，有可能导致对铜线的过度蚀刻，最终造成阻抗误差。计算PCB走线阻抗的最精确方法是利用场解析程序(通常是二维，有时候用三维)，它需要利用有限元对整个PCB批量直接解麦克斯韦方程。该软件可以根据走线间距、线宽、线厚以及绝缘层的高度来分析EMI效应。

　　图1：同轴电缆和PCB的比较。

　　100Ω特征阻抗已经成为差分连接线的行业标准值。100Ω的差分线可以用两根等长的50Ω单端线制作。由于两根走线彼此靠近，线间的场耦合将减小线的差模阻抗。为了保持100Ω的阻抗，走线的宽度必须减小一点。结果，100Ω差分线对中每根线的共模阻抗将比50欧略为高一点。

　　理论上走线的尺寸和所用的材料决定了阻抗，但过孔、连接器乃至器件焊盘都将在信号路径中引入阻抗不连续性。不用这些东西通常是不可能的。有时候，为了更合理的布局和布线，就需要增加PCB的层数，或者增加像埋孔这类功能。埋孔只连接PCB的部分层，但是在解决传输线问题的同时，也增加了板子的制作成本。但有时候根本没有选择。随着信号速度越来越快，空间越来越小，像对埋孔这类的额外需求开始增加，这些都应成为PCB解决方案的成本要素。