信号完整性之反射(七)-德赢Vwin官网网

14 传输线拐角对信号的影响

高速信号沿着传输线传播时，如果传输线中出现90度的拐角，此处就会有阻抗突变发生，导致信号反射及失真。将90度拐角改为45度拐角，可以降低阻抗突变的影响。而使用线宽固定的弧形拐角，效果会更好。

为什么90度的拐角，会影响阻抗突变，进而导致信号反射和失真呢？这是因为直角弯曲处的额外线宽带来了阻抗变化。如下图左边是直角走线，右边是45度拐角走线。右边走线比左边走线少了一块（黑色缺角部分）。在实际PCB上，绿色是铜层，左边走线比右边走线多了一些铜层，走线宽度变宽了。它就像一个容性突变。

不过这个突变对于信号影响比较有限。在上一篇文章中，我们提到芯片内部管脚处的寄生电容大约在1pf左右。和芯片管脚寄生电容相比，这种直角走线带来的容性阻抗更小。例如一条宽度是1.65mm的传输线，它的直角走线造成的容性阻抗大约在100fF（0.1pf）量级。计算过程如下：

如上图左边红色框是一个宽度为W的正方形铜面，左边红色框中的铜面积（绿色）要比右边红色框中的铜面积多一些，这多出的部分就是容性阻抗变化的部分。我们取极端一点的值，假设左边铜面积比右边铜面积多一半。

设左边正方形铜面的电容为Cs，则多出的电容Cc为

Cc=0.5xCs

之前的文章《信号完整性之关于电容的知识》提到单位长度电容为CL

因此Cc=0.5xCLxW

在另一篇文章《信号完整性之传输线二》中提到单位长度电容CL和传输线阻抗Z0之间的关系是

取ξr=4（常见FR4板材的这个参数大约在3.8~4.5之间），Z0=50R

Cc=0.5 x0.065 x2 x（83/50）=0.107pf=107fF。即一条1.65mm宽的传输线，直角走线比45度角走线多出107fF的寄生电容。

通常6层或者8层PCB设计中，DDR走线宽度大约在0.1mm，因此由它的直角走线带来的容性阻抗差值会更小。

除了这一点点容性阻抗的影响，不建议直角走线的另一个原因是拐角尖端处的电场很高，它是由传输线外边缘的尖锐程度（直角）引起的。很高的直流电场会使拐角处的细丝变长，并且带来长久的可靠性问题。

总之，从信号完整性的角度看，之前提到的PCB叠层设计、传输线宽度变化、信号换层、返回路径间隙、源端和负载端的布局拓扑、距离等因素都比拐角走线重要的多。

15 感性突变对信号的影响

传输线上除了容性阻抗，也有感性阻抗存在。例如传输线上串联电阻的寄生电感、各种接插件的寄生电感、返回路径上的间隙等，都会带来感性阻抗。感性阻抗存在于信号路径，也会存在于返回路径。虽然信号路径和返回路径之间有局部互感存在，但是更多影响信号质量的还是这些存在于信号路径、返回路径的局部自感。

（一）串联寄生电感值对信号的影响

对于高速信号中快速上升的信号边沿，串联回路电感最初就像一个高阻抗元件，会产生返回源端的正反射，同时在负载端信号产生过冲。（结合上一篇的容性负载仿真波形，和本篇的感性负载仿真波形，可以看到容性负载带来负反射电压、感性负载带来正反射电压）。如下是一个仿真电路，L1分别取值为0nH、1nH、5nH和10nH。