38、PCB布线与信号传输：原理、挑战与未来趋势

PCB布线与信号传输：原理、挑战与未来趋势

在电子电路设计中，PCB（印刷电路板）的布线和信号传输至关重要。下面将详细探讨PCB布线的电感特性、串扰问题，以及信号传输的不同方式及其特点，同时展望未来芯片互连的发展趋势。

1. PCB布线的电感特性

PCB布线中的过孔电感是一个关键参数，它与返回路径的位置密切相关。不同的过孔配置会产生不同的电感值，具体如下：
- 双返回过孔 ：$Lv2 = h - 5.08 \cdot (1.5 \cdot \ln(s/r) - 0.347)$
- 单返回过孔 ：$Lv = h - 5.08 \cdot (2 \cdot \ln(s/r))$
- 四路返回过孔 ：$lv4 = h \cdot 5.08 \cdot (1.25 \cdot \ln(s/r) - 0.347)$

其中，$Lv$ 是过孔层间电感（nH），$r$ 是孔半径（in.），$h$ 是平面间距（in.），$s$ 是过孔中心间距（in.）。如果过孔穿过多个平面层，$h$ 等于穿过的总距离。

以下是一些需要记住的要点：
- 信号过孔的电感取决于与该信号过孔相关的返回路径的位置。
- 仅穿过一个平面的信号过孔能使返回信号电流在整个信号路径上保持在附近。
- 穿过两个参考平面的信号过孔会迫使返回信号电流通过最近的可用层间连接。
- 如果信号从接地平面切换到电源平面（反之亦然），层间返回路径必须穿过旁路电容。
- PCB供应商常常会在不告知的情况下，对孔、焊盘和间隙尺寸进行最后更改