PCB layout
时间：2022-08-17 13:30:01
PCB走线的参考平面在哪里？ 这篇博文包含图片 (2016-07-20 11:22:33)转载▼
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走线的参考平面在哪里？
很多人对于PCB走线的参考平面感到困惑，人们经常问：对于内层走线，如果走线的一侧是VCC，另一侧是GND，那么哪个是参考平面呢？
要理解这个问题，我们必须理解传输线的概念。我们知道传输线必须用来分析PCB信号传输可以解释高速电路中的各种现象。最简单的传输线包括两个基本要素：信号路径、参考路径（也称返回路径）。传输线上的信号以电磁波的形式传输，传输线的两个基本要素构成了电磁波传输的物理环境。从电磁波传输的角度来讲，信号路径和参考路径一道构成了一个特殊物理结构，电磁波在这个结构中传输。从电流回路的角度来看，信号路径承载信号电流，参考路径承载返回电流，因此参考路径也称为返回路径。
对于PCB电磁波传输的物理环境由上表面布线和下平面层组成。在这里，线下的平面是什么网络属性并不重要，VCC、GND、即使是没有网络的孤立铜皮也能形成这样的电磁波传输环境，关键是下面的平面是导体，这就足够了。信号路径是表层走线，所以下面的平面就是参考路径。对于PCB这种特殊结构的参考路径以平面的形式出现，因此也称为参考平面。从电流回路的角度来看，参考平面承载信号的返回电流，因此也称为返回平面。下图显示了表面布线的场分布和电流分布。这里参考平面的作用应该很清楚:作为电磁波传输物理环境的一部分(从电磁波传输的角度)和电流回路(从电流回路的角度)。
PCB走线的参考平面在哪里？
如果你理解上述逻辑，那么内部布线参考平面非常清楚，布线、上平面、下平面共同构成电磁波传输物理环境，所以上下平面是信号参考路径，即参考平面，从以下场分布图可以清楚地看到物理环境与场分布的关系。从构成电流电路的角度来看，下图中的电流分布图也清楚地显示了返回电流的分布。如果两个平面和接线之间的间距相似，则两个平面上的返回电流相似。此时，两个平面也同样重要。从这个角度也可以很好地理解，两个平面都是参考平面。如果你仍然不明白为什么这两个平面都是参考平面，请仔细看看下面的图片。无论从哪个方面来看，这两个平面都是完全对称的。为什么要纠结于哪个是参考平面？如果一个是，为什么另一个不是？
PCB走线的参考平面在哪里？
理解参考平面最直接的方法是构成电磁波传输的物理环境。
看看混乱的结构是否符合这个条件？
无网络孤立铜皮宽吗？
当然，导体必须是平面形式才能称之为参考平面
前文指出，如果两个平面之间的距离相似（这在十层以上的板上很常见），那么两个平面对接线的重要性也相似。在实际工程中，我们会遇到另一种情况。两个平面中的一个非常接近接线，另一个非常远，如典型的6层板配置和中间的芯板（Core）厚度一般在1毫米以上。下图为6层板层叠示例，内层两个信号层InnerSignal1和InnerSignal两者都属于这种情况，此时两个平面对内线的作用肯定是不同的。此时哪个是参考平面？
PCB走线的参考平面在哪里？
先看平面上的返回电流。InnerSignal观察远离它的东西VCC平面上的返回电流是多少？下图为红色，信号电流10mA，蓝色表示VCC上返回电流约1.2mA。远离InnerSignal2的VCC当返回电流接近90%时，返回电流接近InnerSignal2的GND平面返回，GND平面对InnerSignal2影响远大于VCC平面。
再看VCC平面对InnerSignal二层布线阻抗的影响。下图将有VCC平面和没有VCC在平面两种情况下，即使去掉了线路阻抗，也了对比VCC平面对接线阻抗没有致命影响，阻抗变化小于1欧姆，变化率小于2%。从工程角度来看，可以近似认为InnerSignal2层布线参考平面最接近GND平面。
虽然可以这么近似，但关键是要知道距离InnerSignal两层很远的那个VCC平面不是没有影响，只是影响不大。任何时候都不要把问题绝对化，这者是有害的。如果你总是追求非此即彼，非黑即白，你很可能会走进死胡同。
在高速电路信号的完整性设计中，有很多问题是这样的。你应该注意的不是有或没有的问题，而是多和少的问题。这样，在处理无情的电路板时，我们可以有足够的卡片，防止它发脾气，最大限度地控制它。
跨分割
时钟、复位、100M上述信号和一些关键总线信号不能跨分割，至少有一个完整的平面，首选GND平面。
禁止跨分割时钟信号、高速信号和敏感信号；
必须平衡差分信号，避免单线跨分割。(尽量垂直跨分割)
PCB走线的参考平面在哪里？
所有信号的高频返回直接位于相邻层信号线的正下方。 在信号下设置一个实体层可以显著降低信号的完整性和顺序，为信号提供直接回路。当布线和层分割不可避免地交叉时，应使用一个 0.01 uF 回路电容。 如 第23 页图 2 如所示，当使用电路电容器时，电路电容器应尽可能靠近信号线和层分割的交叉点
布局
布局的DFM要求
1 工艺路线已确定，所有设备均已放置在板面上。
2 坐标原点为板框左下延伸线交点，或左下插座左下焊盘。
3 PCB实际尺寸和定位设备位置与工艺结构元素图一致，限制设备高度要求的区域的设备布局符合结构元素图的要求。
4 拨码开关、复位器件、指示灯等位置合适，拉手条及其周围器件无位置干扰。
5 板框平滑弧197mil，或按结构尺寸图设计。
6 普通板有200mil工艺边；工艺边大于400mil，工艺边大于68mil。 设备摆放与开窗位置不冲突。
7 各种附加孔需要添加（ICT定位孔125mil、拉手条孔、椭圆孔、光纤支架孔)无遗漏，设置正确。
8 过峰焊加工装置pin考虑到峰值焊接加工的要求，间距、设备方向、设备间距、设备库等。
9 设备布局间距符合装配要求：表面贴装设备大于20mil、IC大于80mil、BGA大于200mil。
10 元件面距大于120的压接件mil，焊接面压接件贯穿区域，无设备。
11 高器件之间没有矮器件，高度大于10mm的器件之间5mm内部没有贴片和短、小的插装设备。
12 极性装置有极性丝印标志。具有相同类型的极性插X、Y方向相同。
13 所有设备都有明确的标志，没有P*，REF等待不明确的标识。
14 含有贴片的表面有三个定位光标，呈L放置。定位光标中心离板边缘的距离大于240mil。
15 如果需要做拼板处理，布局考虑拼版方便，方便PCB加工装配。
16 有缺口的板边(异形边)应用铣槽和邮票孔填充。邮票孔为非金属空，一般直径40mil，边缘距16mil。
17 在原理图中增加了用于调试的试点，并在布局中放置了合适的位置。
热设计布局要求
18 加热元件和外壳裸露器件不靠近导线和热敏元件，其他器件也应适当远离。
19 考虑到对流问题，散热器投影区域内没有高器件干扰，安装面上标有丝印。
20 散热通道布局合理顺畅。
21 电解电容适当离开高热器件。
22 考虑到大功率设备和扣板下设备的散热。
布局信号完整性要求
23 始端匹配靠近发端器件，终端匹配靠近接收端器件。
24 退耦电容放置在相关器件附近
25 晶体、晶备附近放置晶体、晶体振动及时钟驱动芯片等。
26 高速和低速，数字和模拟按模块分开布局。
27 总线的拓扑结构应根据分析模拟结果或现有经验确定，以确保系统满足要求。
28 假如是改板设计，结合测试报告中反映的信号完整性问题进行模拟，并给出解决方案。
29 同步时钟总线系统的布局时间要求。
EMC要求
30 易发生磁场耦合的感应器件，如电感、继电器和变压器，不相互靠近。 当有多个电感线圈时，方向垂直，不耦合。
31 为避免单板焊接面设备与相邻单板之间的电磁干扰，单板焊接面不放置敏感设备和强辐射设备。
32 接口器件靠近板边放置，已采取适当的EMC防护措施(如屏蔽壳、电源挖空等)，改进设计EMC能力。
33 保护电路靠近接口电路，遵循先保护后滤波的原则。
34 发射功率大或特别敏感的器件(如晶体振动、晶体等。)距离屏蔽体和屏蔽外壳500mil以上。
35 在复位开关的复位线附近放置了0.1uF电容、复位器件、复位信号远离其他强大信号*件、信号。
分层设置和电源地划分要求
37 垂直个信号层直接相邻时，必须定义垂直布线规则。
38 主电源层尽可能靠近相应地层，电源层满足20H规则。
39 每个布线层都有一个完整的参考平面。
40 多层板层叠，芯材（CORE）对称，防止铜皮密度分布不均匀，介质厚度不对称翘曲。
41 板厚不超过4.5mm，板厚大于2.5mm（背板大于3mm）的应已经工艺人员确认PCB加工、装配、设备无问题，PC卡板厚为1.6mm。
42 当过孔厚度比大于10:1时PCB厂家确认。
43 为了减少干扰，光模块的电源源和地面分开，以减少干扰。
44 关键设备的电源和地处理符合要求。
45 层设置参数满足阻抗控制要求时的要求。
电源模块要求
46 电源部分的布局保证了输入输出线的平稳和不交叉。
47 单板向扣板供电时，相应的滤波电路已放置在单板电源出口和扣板电源入口附近。
其它要求
48 考虑到整体布局顺畅，主要数据流动合理。
49 根据布局结果调整排阻、FPGA、EPLD、总线驱动等设备的管脚分布，优化布线。
50 布局考虑适当增加密集线路处的空间，避免无法布通。
51 如采取特殊材料、特殊器件（如0.5mmBGA等)，特殊工艺，充分考虑到到货期，可加工性，并获得PCB确认制造商和工艺人员。
53 如有ICT测试要求，布局时考虑到ICT测试点添加的可行性，以免布线阶段添加测试点困难。
54 含有高速光模块时，布局优先考虑光口收发电路。
55 布局完成后已提供1:1装配图供项目人对照器件实体核对器件封装选择是否正确。
56 开窗处已考虑内层平面成内缩，并已设置合适的禁止布线区。
布线
三种PCB的特殊走线技巧
在讲解PCB布线完成后的检查工作之前，先为大家介绍三种PCB的特殊走线技巧。将从直角走线，差分走线，蛇形线三个方面来阐述PCB LAYOUT的走线：
一、直角走线（三个方面）
直角走线的对信号的影响就是主要体现在三个方面：一是拐角可以等效为传输线上的容性负载，减缓上升时间；二是阻抗不连续会造成信号的反射；三是直角尖端产生的EMI,到10GHz以上的RF设计领域，这些小小的直角都可能成为高速问题的重点对象。
二、差分走线（“等长、等距、参考平面”）
何为差分信号（Differential Signal）？通俗地说就是驱动端发送两个等值、反相的信号，接收端通过比较这两个电压的差值来判断逻辑状态“0”还是“1”。而承载差分信号的那一对走线就称为差分走线。差分信号和普通的单端信号走线相比，最明显的优势体现在以下三方面：
1、抗干扰能力强，因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时被耦合到两条线上，而接收端关心的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可被完全抵消。
2、能有效抑制EMI,同样的道理，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少。
3、时序定位精确，由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路。目前流行的LVDS（low voltage differential signaling）就是指这种小振幅差分信号技术。
三、蛇形线（调节延时）
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。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），很明显，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，其机理可以参考对共模和差模串扰的分析。下面是给Layout工程师处理蛇形线时的几点建议：
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。
3W原则
PCB走线的参考平面在哪？
信号按照3W原则进行布线，什么是3w原则？
这里3W是线与线之间的距离保持3倍线宽。你说3H也可以。但是这里H指的是线宽度。不是介质厚度。是为了减少线间串扰，应保证线间距足够大，如果线中心距不少于3倍线宽时，则可保持70%的线间电场不互相干扰，称为3W规则。如要达到98%的电场不互相干扰，可使用10W规则。
3W原则是一种设计者无须其他设计技术就可以遵守PCB布局的原则。但这种设计方法占用了很多面积，可能会使布线更加困难。使用3W原则的基本出发点是使走线间的耦合最小。这种原则可表示为：走线的距离间隔（走线中心间的距离）必须是单一走线宽度的三倍。另一种表示是：两个走线的距离间隔必须大于单一走线宽度的二倍。比如，时钟线为6mil宽，则其他走线只能在距这条走线2×6mil以外的地方布线，或者保证边到边的距离大于12mil。
注意：3W原则代表的是逻辑电流中近似70%的通量边界，要想得到98%边界的近似，应该用10W原则。
【注】3W原则是一种防止串扰的一种方法，该方法仅作为一种参考，并作为理解如何防止串扰的一种启发。实际PCB设计中，3W原则并不能完全满足避免串扰的要求。按实践经验，如果没有屏蔽地线的话，印制信号线之间大于lcm以上的距离才能很好地防止串扰，因此在PCB线路布线时，就需要在噪声源信号（如时钟走线）与非噪声源信号线之间，及受EFTlB、ESD等干扰的“脏“线与需要保护的“干净”线之间，不但要强制使用3W原则，而且还要进行屏蔽地线包地处理，以防止串扰的发生。另外，不是所有的PCB上的走线都必须遵照3W布线原则。使用这一设计指导原则，在PCB布线前，决定哪些条走线必须使用3W原则是十分重要的。
如图7-25所示，两条走线中间的印制线3有一个过孔。这个过孔通常与第三条走线相连，这条走线中可能通过一个易产生电磁破坏的信号。例如，复位线、音频或视频走线、模拟电乎控制走线或者I/O接口线等，它将以电感或电容的形式感受额外的电磁能量干扰。为最小化走线对过孔的串扰，相邻走线的距离间隔必须包括过孔直径和间隙间隔，如图7-25中所描述的那样，距离时钟线的2W范围内没有其他信号过孑L。对富含RF能量的走线的距离间隔也有同样的要求，这种走线上的能量可能会耦合到元件的引脚（管脚外露）上。
3W原则的使用不只局限于时钟或周期信号走线，差分对（平衡的、ECL及类似敏感走线）也是3W主要的代表。对差分走线来说，走线对间的距离应为1W。电源层噪声和单端信号可能通过容性或感性耦合进差分对的走线。如果那些与差分对无关的走线的物理间隔不到3W，则干扰可能会引起数据的破坏。图7-26为在一个PCB结构中差分财走线布线的例子。
除上述技术之外，为在PCB中避免串扰，也应从PCB设计和布局方面来考虑，例如：
(1)根据功能分类逻辑器件系列，保持总线结构被严格控制。
(2)最小化元器件之间的物理距离。
(3)高速信号线及元器件（如晶振）要远离I/()互连接口及其他易受数据干扰及耦合
影响的区域。
(4)对高速线提供正确的终端。
（5)避免长距离互相平行的走线布线，提供走线间足够的间隔以最小化电感耦合。
(6)相临层（微带或带状线）上的布线要互相垂直，以防止层间的电容耦合。
(7)降低信号到地平面的距离间隔。
(8)分割和隔离高噪声发射源（时钟、I/O、高速互连），不同的信号分布在不同的层中。
(9)尽可能地增大信号线间的距离，这可以有效地减少容性串扰。
(10)降低引线电感，避免电路使用具有非常高阻抗的负载和非常低阻抗的负载，尽量使模拟电路负载阻抗稳定在loQ～lokQ之间。因为高阻抗的负载将增加容性串扰，在使用非常高阻抗负载的时候，由于工作电压较高，导致容性串扰增大，而在使用非常低阻抗负载的时候，由于工作电流很大，感性串扰将增加。
(11)将高速周期信号布置在PCB酌内层。
(12)使用阻抗匹配技术，以保BT证信号完整性，防止过冲。
(13)注意对具有快速上升沿(tr≤3ns)的信号，进行包地等防串扰处理，将一些受EFTlB或ESD干扰且未经滤波处理的信号线布置在PCB的边缘。
(14)尽量采用地平面，使用地平面的信号线相对于不使用地平面的信号线来说将获得15～20dB的衰减。
(15)信号高频信号和敏感信号进行包地处理，双面板中使用包地技术将获得10～15dB
的衰减。
(16)使用平衡线，屏蔽线或同轴线。
(17)对骚扰信号线和敏感线进行滤波处理。
(18)合理设置层和布线，合理设置布线层和布线间距，减小并行信号长度，缩短信号层与平面层的间距，增大信号线间距，减小并行信号线长度（在关键长度范围内），这些措施都可以有效减小串扰。
高速信号 PCB布线技巧
高速信号布线的时候，需要用到传输线理论，布线过程中，有些方法和传统的一般信号布线也有所不同，下面大致给出了一些高频信号线的布线技巧。
1.多层布线
高速信号布线电路往往集成度较高，布线密度大，采用多层板既是布线所必须的，也是降低干扰的有效手段。合理选择层数能大幅度降低印板尺寸，能充分利用中间层来设置屏蔽，能更好地实现就近接地，能有效地降低寄生电感，能有效缩短信号的传输长度，能大幅度地降低信号间的交叉干扰等等，所有这些都对高速电路的可靠二工作有利。有资料显示，同种材料时，四层板要比双面板的噪声低20dB。但是，板层数越高，制造工艺越复杂，成本越高。
2.引线弯折越少越好
高速电路器件管脚间的引线弯折越少越好。高速信号布线电路布线的引线最好采用全直线，需要转折，可用45°折线或圆弧转折（如图1所示），这种要求在低频电路中仅仅用于提高钢箔的固着强度，而在高速电路中，满足这一要求却可以减少高速信号对外的发射和相互间的耦合，减少信号的辐射和反射。
PCB走线的参考平面在哪？
图1 布线的转折方式
3.引线越短越好
高速信号布线电路器件管脚间的引线越短越好。引线越长，带来的分布电感和分布电容值越大，对系统的高频信号的通过产生很多的影响，同时也会改变电路的特性阻抗，导致系统发生反射、振荡等。这些我们要避免的问题。
4.引线层间交替越少越好
高速电路器件管脚间的引线层间交替越少越好。所谓“引线的层间交替越少越好”，是指元件连接过程中所用的过孔越少越好。据测，一个过孔可带来约0.5pf的分布电容，导致电路的延时明显增加，减少过孔数能显着提高速度。这个在后面的过孔的高频特性中将详细说明。
5.注意平行交叉干扰
高速信号布线电路布线要注意信号线近距离平行走线所引入的“交叉干扰”，若无法避免平行分布，可在平行信号线的反面布置大面积“地”来大幅度减少干扰。同一·层内的平行走线几乎无法避免，但是在相邻的两个层，走线的方向务必取为相互垂直。
6.地线包围
地线包围，也称地线隔离，对特别重要的信号线或局部单元实施地线包围的措施。有些信号对要求比较严格，要保证信号不受到干扰，比如时钟信号、高速模拟信号、微小模拟信号等。为了保护这些信号尽量少受到周围信号线的串扰和干扰，可在这些信号走线的同时在外围加上保护的地线，将要保护的信号线夹在中间。
7.走线避免成环
各类信号走线不能形成环路，地线也不能形成电流环路。如果产生环路电路，将在系统中产生很大的干扰。protel自动布线的走线原则除了前面所讲的最短化原则外，还有基于X方向、基于Y方向和菊花链（Daisy Chain）布线方式。采用菊花链布线能有效避免布线时形成环路，但是也会带来不容易布线的问题。
8.布置去耦电容
每个集成电路块的附近应设置一个或者几个高频去耦电容。为集成片的瞬变电流提供就近的高频通道，使电流不至于通过环路面积较大的供电线路，从而大大减小了向外的辐射噪声。同时由于各集成片拥有自己的高频通道，相互之间没有公共阻抗，抑止了其阻抗耦合。
9.使用高频扼流环节
模拟地线、数字地线等接往公共地线时要用高频扼流环节。在实际装配高频扼流环节时用的往往是中心孔穿有导线的高频铁氧体磁珠，在高速信号布线电路原理图上对它一般不予表达，由此形成的网络表（Netlist）就不包含这类元件，布线时就会因此而忽略它的存在。针对此现实，可在原理图中把它当作电感，在PCB元件库中单独为它定义一个元件封装，布线前把它手工移动到靠近公共地线汇合点的合适位置上。
10.避免分枝和树桩
高速信号布线应尽量避免分枝或者形成树桩（Stub）（如图2所示）。树桩对阻抗有很大影响，可以导致信号的反射和过冲，所以我们通常在设计时应避免树桩和分枝。采用菊花链的方式布线，将对信号的影响降低。
PCB走线的参考平面在哪？
图2 分枝、树状、菊花链走线
11.信号线尽量走在内层
高频信号线走在表层容易产生较大的电磁辐射，也容易受到外界电磁辐射或者因素的干扰。将高频信号线布线在电源和地线之间，通过电源和底层对电磁波的吸收，所产生的辐射将减少很多。
高速电路设计是一个非常复杂的设计过程。在进行高速电路设计时有多个因素需要加以考虑，这些因素有时互相对立。如高速器件布局时位置靠近，虽可以减少延时，但可能产生串扰和显着的热效应；走线时高速信号尽量布线在内层和少打过孔也是一个矛盾。因此在设计中，需权衡各因素，做出全面的折中考虑：既满足设计要求，又降低设计复杂度。高速PCB设计手段的采用构成了设计过程的可控性，只有可控的，才是可靠的，也才能是成功的。
焊盘上是否可以打过孔？
一、MOSFET等大型焊盘的背面可以打过孔。
首先一种情况是焊盘上需要过孔，例如:
我们为了改善MOSFET的散热，在MOSFET的焊盘上打过孔。
PCB走线的参考平面在哪？
注意：在这里大焊盘的过孔处理时，我们需要均匀布孔，保证焊盘是均匀受热的。
二、一些小封装的电阻电容，不要把过孔打在焊盘上。
一般标贴的电阻电容，防止立碑，我们需要做开窗处理。
“立碑”现象常发生在CHIP元件(如贴片电容和贴片电阻)的回流焊接过程中，元件体积越小越容易发生。特别是1005或更小钓0603贴片元件生产中，很难消除“立碑”现象。在表面贴装工艺的回流焊接过程中，贴片元件会产生因翘立而脱焊的缺陷，如图4，人们形象地称之为“立碑”现象(也有人称之为“曼哈顿”现象)。
“立碑”现象的产生是由于元件两端焊盘上的焊膏在回流熔化时，元件两个焊端的表面张力不平衡，张力较大的一端拉着元件沿其底部旋转而致。造成张力不平衡的因素也很多。
PCB走线的参考平面在哪？
传输线及其特征阻抗
一. 什么是传输线
我们经常会用到传输线这一术语，可是讲到其具体定义时，很多工程师都是欲言又止，似懂非懂……
我们知道，传输线用于将信号从一端传输到另一端，下图说明了所有传输线的一般特征，所以可以这样理解：传输线由两条一定长度导线组成，一条是信号传播路径，另一条是信号返回路径。
PCB走线的参考平面在哪？
- 分析传输线，一定要联系返回路径，单根的导体并不能成为传输线
2.和电阻，电容，电感一样，传输线也是一种理想的电路元件，但是其特性却大不相同，用于仿真效果较好，但电路概念却比较复杂
3.传输线有两个非常重要的特征：特性阻抗和时延
二. 传输线分类
经常用到的双绞线，同轴电缆都是传输线。
PCB走线的参考平面在哪？
对于PCB来说，常有微带线和带状线两种
微带线通常指PCB外层的走线，并且只有一个参考平面
带状线是指介于两个参考平面之间的内层走线
下图为微带线和带状线示意图及其阻抗计算公式，可以从这个公式中看出，阻抗和那些因素有关，但是实际工程应用中，都是用一些专业软件进行阻抗计算，比如Polar
PCB走线的参考平面在哪？
三. 传输线阻抗
先来澄清几个概念，经常会看到阻抗，特性阻抗，瞬时阻抗，严格来讲，他们是有区别的，但是万变不离其宗，它们仍然是阻抗的基本定义.
将传输线始端的输入阻抗简称为阻抗
将信号随时遇到的及时阻抗称为瞬时阻抗
如果传输线具有恒定不变的瞬时阻抗，就称之为传输线的特性阻抗
特性阻抗描述了信号沿传输线传播时所受到的瞬态阻抗，这是影响传输线电路中信号完整性的一个主要因素。如果没有特殊说明，一般用特性阻抗来统称传输线阻抗
简单的来说，传输线阻抗可以用上面的公式来说明，但如果往深里说，我们就要分析信号在传输线中的行为，Eric Bogatin 博士在他的著作《Signal Integrity :Simplified》里面有很详细的说明，读者可以找原著来进行细究，这里只做一个简述：
当讯号沿着一条具有同样横截面的传输线移动时，假定把1V的阶梯波(step function)加到这条传输线中(如把1V的电池连接到传输线的发送端，电压跨在发送线和回路之间)，一旦连接，这个电压阶梯波沿着该线以光速传播，它的速度通常约为6英寸/ns。这个信号是发送线路和回路之间的电压差，它可以从发送线路的任何一点和回路的相临点来衡量。
PCB走线的参考平面在哪？
讯号能量在第一个0.01ns前进了0.06英寸，这时发送线路有多余的正电荷(由电池提供)，而回路有多余的负电荷，正是这两种电荷差维持着这两个导体之间的1V电压差，且这两个导体间也形成了一个电容器。在下一个0.01ns中，又要将下一段0.06英寸传输线的电压从0调整到1V，这必须再加一些正电荷到发送线路，与加一些负电荷到接收线路。每移动0.06英寸，必须把更多的正电荷加到发送线路，而把更多的负电荷加到回路。每隔0.01ns，必须对传输线路的另外一段进行充电，然后信号开始沿着这一段传播。电荷来自传输线前端的电池，当讯号沿着这条线移动时，就给传输线的连续部份充电，因而在发送线路和回路之间形成了1V的电压差。每前进0.01ns,就从电池中获得一些电荷(±Q)，恒定的时间间隔(±t)内从电池中流出的恒定电量(±Q)就是一种恒定电流。流入回路的负电流实际上与流出的正电流相等，而且正好在信号波的前端，交流电流藉由上、下线路组成的电容，结束整个循环过程。
PCB走线的参考平面在哪？
讯号传递时，会在传输线内建立一个电场，而这讯号传递的速度取决于在讯号与回路周围金属材质的电荷充放电与磁场生成速度。
对电池来说，当信号沿着传输线传播，并且每隔0.01ns对连续0.06英寸传输线段进行充电。从电源获得恒定的电流时，传输线看起来像一个阻抗器，并且它的阻抗值恒定，这可称为传输线路的浪涌阻抗(surge impedance)。同样地，当信号沿着线路传播时，在下一步之前(0.01ns之内)，把这一步的电压提高到1V所需供应的能量(电流)，这就涉及到瞬时阻抗的概念。
如果信号以稳定的速度沿着传输线传播，并且传输线具有相同的横截面，那么在0.01ns中每前进一步需要相同的电荷量，以产生相同的信号电压。此时，信号着这条线前进时，会遭遇同样的瞬时阻抗，这被视为传输线的一种特性，被称为特性阻抗。如果信号在传递过程的每一步的特性阻抗相同，那么该传输线可认为是可控阻抗(controlled impedance)传输线。
瞬时阻抗或特性阻抗，对信号传递质量而言非常重要。在传递过程中，如果下一步的阻抗和上一步的阻抗相等，工作可顺利进行，但若阻抗发生变化(阻抗不匹配)，那会出现一些问题。为了达到最佳信号质量，设计目标是在信号传递过程中尽量保持阻抗稳定，首先必须保持传输线特性阻抗的稳定，因此，可控阻抗板的生产变得越来越重要。另外，其它的方法，如余线(stub)长度最短化、末端去除和整线使用，也用来保持信号传递中瞬时阻抗的稳定。
PCB走线的参考平面在哪？
四. 传输线阻抗的计算
设计一个预定的特性阻抗，需要不断调整线宽、介质厚度和介电常数。如果知道传输线长度和材料的介电常数，就可以计算出特性阻抗以及其它参数
求解特性阻抗的途径有三种：
经验法则；
解析近似；
采用数值仿真的场求解器。
这里只看看经验法则，其中两种还是交给专业的软件或者PCB人员吧 ：
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经验法则：FR4上50Ω微带线的线宽w等于介质厚度h的两倍。50Ω带状线，两平面间总介质厚度b等于线宽w的两倍。
PCB的阻抗控制
没有阻抗控制的话，将引发相当大的信号反射和信号失真，导致设计失败。常见的信号，如PCI总线、PCI-E总线、USB、以太网、DDR内存、LVDS信号等，均需要进行阻抗控制。阻抗控制最终需要通过PCB设计实现，对PCB板工艺也提出更高要求，经过与PCB厂的沟通，并结合EDA软件的使用，按照信号完整性要求去控制走线的阻抗。
不同的走线方式都是可以通过计算得到对应的阻抗值。
微带线（microstrip line）
•它由一根带状导线与地平面构成，中间是电介质。如果电介质的介电常数、线的宽度、及其与地平面的距离是可控的，则它的特性阻抗也是可控的，其精确度将在±5％之内。
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带状线（stripline）
带状线就是一条置于两层导电平面之间的电介质中间的铜带。如果线的厚度和宽度，介质的介电常数，以及两层接地平面的距离都是可控的，则线的特性阻抗也是可控的，且精度在10%之内。
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多层板的结构：
为了很好地对PCB进行阻抗控制，首先要了解PCB的结构：
通常我们所说的多层板是由芯板和半固化片互相层叠压合而成的，芯板是一种硬质的、有特定厚度的、两面包铜的板材，是构成印制板的基础材料。而半固化片构成所谓的浸润层，起到粘合芯板的作用，虽然也有一定的初始厚度，但是在压制过程中其厚度会发生一些变化。
通常多层板最外面的两个介质层都是浸润层，在这两层的外面使用单独的铜箔层作为外层铜箔。外层铜箔和内层铜箔的原始厚度规格，一般有0.5OZ、1OZ、2OZ（1OZ约为35um或1.4mil）三种，但经过一系列表面处理后，外层铜箔的最终厚度一般会增加将近1OZ左右。内层铜箔即为芯板两面的包铜，其最终厚度与原始厚度相差很小，但由于蚀刻的原因，一般会减少几个um。
多层板的最外层是阻焊层，就是我们常说的“绿油”，当然它也可以是黄色或者其它颜色。阻焊层的厚度一般不太容易准确确定，在表面无铜箔的区域比有铜箔的区域要稍厚一些，但因为缺少了铜箔的厚度，所以铜箔还是显得更突出，当我们用手指触摸印制板表面时就能感觉到。
当制作某一特定厚度的印制板时，一方面要求合理地选择各种材料的参数，另一方面，半固化片最终成型厚度也会比初始厚度小一些。下面是一个典型的6层板叠层结构：
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