PCB 设计信号等长分析

一、什么是 PCB 信号等长处理

在进行PCB设计时，为了确保一组信号线的总长度在一个公差范围内一致，通常会采用蛇形走线的方法来延长较短的信号线，使其长度接近组内最长的信号线。这种通过蛇形走线来实现信号长度匹配的过程，就是我们通常所说的PCB信号等长处理。

二、为什么要进行PCB信号等长处理？

在PCB设计中，进行信号等长处理的原因主要有以下几个方面：

1. 满足系统时序要求：信号等长处理主要是为了确保一组信号在传输过程中能够同步，满足系统对时序的要求。例如，在DDR内存中，数据线通常以每8位为一组，等长处理的公差范围通常是正负25mil。如果信号长度差异太大，延时过长，可能会导致DDR的运行速率降低。不过，有时即使没有严格的等长处理，系统仍能正常运行，这是因为系统软件对信号进行了延时处理，通过软件实现了时序控制。一般情况下，对于带状线来说，每1ps的延时大约对应6mil的走线长度，因此信号组长度相差6mil，其总延时约为1ps。设计时通常控制在正负10mil的公差范围内就已经很好了，因为在时间上的差异不超过4ps，而大多数IC信号的裕量远超过4ps，所以没必要控制得过于严格，从而避免设计走线困难。

2. 差分信号的相位匹配：对于差分信号，等长处理是为了确保信号的相位匹配。差分信号中的两条线相位相差180度，如果长度相差太大，会导致相位偏移过大，影响信号质量。详细的差分信号分析可以参考我们之前发布的相关文章。

三、PCB设计时的信号等长处理方法

1. 查阅数据手册：设计时首先需要查阅器件的数据手册，获取需要等长的信号及其等长范围。对于常见的信号类型，如DDR、网口、HDMI信号等，可以根据以往的设计经验进行等长处理。

2. 确定最长信号线并缩短：在进行等长处理之前，先找到需要等长的信号组中最长的信号线，并尝试缩短它，以减少整个信号组的总长度和其他信号线需要绕线的长度。

3. 优先处理空间较小位置的信号线：在等长处理时，要优先考虑空间较小区域的信号线绕线，尽量先调整其附近的信号线，确保这些区域有足够的空间进行等长处理，避免最后无法完成绕线。

4. 蛇形线边缘间距：进行蛇形绕线时，边缘间距一般要保持3W（即3倍线宽），如果空间有限，至少要做到2W。

5. 差分信号等长误差控制：对于差分信号，等长误差一般控制在正负5mil，绕等长的位置应在产生长度误差的一端，且绕线的波形应为小波形。

通过这些方法，可以有效进行信号等长处理，确保PCB设计的信号完整性和系统性能。关注我们的公众号，获取更多PCB设计的专业知识和技巧！