PCB电路板板边有风险，布线需谨慎
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。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-axegupay5k/b7f95b3fb09147e6a5492439e4dc5204~tplv-tt-origin-web:gif.jpeg?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1789978963&x-signature=fyy1kgecBoHVG5Zd89GM%2FYhv%2Ffo%3D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。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/b5cc2aa1519f4384a66018fdbb9eefa2~tplv-tt-origin-web:gif.jpeg?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1789978963&x-signature=pb4yQFY22ptViPcBLhu3VZBPMH0%3D
走线嘛，大家最关心肯定是阻抗了。二者对比如下：https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/7aca75a95bec4487b4965dae12a956a4~tplv-tt-origin-web:gif.jpeg?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1789978963&x-signature=%2BPBNVhB2GyjtylCB4c6245QgX84%3D
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：https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/5c42207e327e4e03b406df74e29768b8~tplv-tt-origin-web:gif.jpeg?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1789978963&x-signature=yued0SNf%2BTJTDEsOpLIDx49sBsA%3D
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。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/cdaa6ed6754a4b57b96ba68020fd9681~tplv-tt-origin-web:gif.jpeg?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1789978963&x-signature=biP8yWrizjeFLpfCxuCHxWXt0WQ%3D
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。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/caef6115612245319e7adb45f79e545f~tplv-tt-origin-web:gif.jpeg?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1789978963&x-signature=YpuW5jbpnqM7yWvkgP5NwEKeyXI%3D
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。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/9f919dcc573a43a285867791a6b3f037~tplv-tt-origin-web:gif.jpeg?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1789978963&x-signature=yzsRSt28bwQyP4Btll98addbzG8%3D
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）：https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/ce7a561dfe464b439913986526ec95d9~tplv-tt-origin-web:gif.jpeg?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1789978963&x-signature=Af25PPVZY5dm4em0ZMJf4lEdltM%3D
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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