如何正確的理解PCB上線條的臨界長度

很多人對于PCB上線條的臨界長度這個概念非常模糊，甚至很多人根本不知道這個概念，如果你設(shè)計高速電路板卻不知道這個概念，那可以肯定，最終做出的電路板很可能無法穩(wěn)定工作，而你卻一頭霧水，無從下手調(diào)試。

臨界長度在業(yè)界說法很混亂，有人說3英寸，有人說1英寸，我還聽說過很多其他的說法，多數(shù)是因為對這個概念理解有誤造成的。很多人說，奧，走線太長會引起信號反射，走線很短的話不會產(chǎn)生反射。這種說法是非常錯誤的，把好幾個概念像攪漿糊一樣混在一起。那么臨界長度到底是什么，是多少，為什么要關(guān)注臨界長度？

理解臨界長度的最好方法就是從時間角度來分析。信號在pcb走線上傳輸需要一定的時間，普通FR4板材上傳輸時間約為每納秒6英寸，當(dāng)然表層走線和內(nèi)層走線速度稍有差別。當(dāng)走線上存在阻抗突變就會發(fā)生信號反射，這和走線長度無關(guān)。但是，如果走線很短，在源端信號還沒上升到高電平時，反射信號就已經(jīng)回到源端，那么發(fā)射信號就被淹沒在上升沿中，信號波形沒有太大的改變。走線如果很長，發(fā)射端信號已經(jīng)到達高電平，反射信號才到達源端，那么反射信號就會疊加在高電平位置，從而造成干擾。那么走線長度就有一個臨界值，大于這個值，返回信號疊加在高電平處，小于這個值反射信號被上升沿淹沒。這個臨界值就是臨界長度，注意，這種定義非常不準(zhǔn)確，因為只考慮了一次反射情況，這里只是為了理解概念需要，暫時這樣說。

那么準(zhǔn)確的定義是什么？實際中反射都是發(fā)生多次的，雖然第一次信號反射回到源端的時間小于信號上升沿時間，但是后面的多次反射還會疊加在高電平位置，對信號波形造成干擾。那么，臨界長度的合理定義應(yīng)該是：能把反射信號的干擾控制在可容忍的范圍內(nèi)的走線長度。這一長度上的信號往返時間要比信號上升時間小很多。試驗中發(fā)現(xiàn)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)為，當(dāng)信號在pcb走線上的時延高于信號上升沿的20%時，信號會產(chǎn)生明顯的振鈴。對于上升時間為1ns的方波信號來說，pcb走線長度為0.2*6=1.2inch以上時，信號就會有嚴重的振鈴。所以臨界長度就是1.2inch，大約3cm。

你可能注意到了，又是信號上升時間！再一次強調(diào)，信號上升時間在高速設(shè)計中占有重要地位。