Scharfe Ecken in Leiterbahnen

Dies ist eine großartige Frage, da die Standardantwort für 99 % der Anwendungen normalerweise falsch ist. Die Standardantwort lautet: um Reflexionen und andere Probleme mit Hochfrequenzsignalen zu vermeiden.

Die Standardantwort geht davon aus, dass Sie es mit sehr hochfrequenten Signalen zu tun haben - Signalen mit einer Wellenlänge, die klein genug ist, um ein paar Mal in Ihre Spur zu passen. Wenn Sie ein solches Signal als Welle betrachten, wenn es auf das Ende einer Spur oder eine 90-Grad-Ecke trifft, wird es zurückreflektiert und verursacht eine destruktive Interferenz mit sich selbst, wodurch das Signal gedämpft wird.

Fast alle Signale, die Sie jemals durch eine Leiterplatte leiten werden, sind jedoch entweder Gleichstrom oder – in Bezug auf diese Art von Problemen – sehr niederfrequent. Selbst 1 MHz ist eine sehr niedrige Frequenz, und Sie werden nicht auf diese Art von Problemen stoßen. Es sind 100+ MHz, die zu Routing-Problemen führen. Ein gutes Beispiel für Signale, die in dieser Hinsicht von einem sauberen Layout profitieren, sind serielle Busse: PCIe, USB 2.0+ usw.

Dies bedeutet nicht, dass es eine gute Übung ist, überall scharfe Ecken zu machen. Es gibt ein paar Gründe, warum Sie sogar wollen, dass DC-Signale und im Grunde Ihr gesamtes Routing schöne 45-Grad-Winkel oder abgerundete Ecken haben:

• Zuallererst die Nutzung der Boardfläche. 90-Grad-Winkel oder noch schlimmer: Scharfe Ecken mit mehr als 90 Grad führen immer zu längeren Leiterbahnen (höhere Impedanz, mehr Kupferverbrauch) als Leiterbahnen, die versuchen, sich um Hindernisse herum zu schlängeln. Und oft ist Ihre Platinengröße begrenzt, sodass Sie möglichst viel Fläche für die eigentlichen Komponenten verwenden möchten, nicht für die Leiterbahnen dazwischen.
• Sauberkeit. Ein sauberes, gut aussehendes Platinenlayout ist einfacher zu optimieren, zu übertragen und Fehler zu beheben.
• Herstellbarkeit. Dies ist viel weniger besorgniserregend als in der Vergangenheit, aber immer noch etwas, das Sie berücksichtigen sollten, wenn Sie vorhaben, dies auf einer handgeätzten oder gefrästen Leiterplatte zu prototypisieren. Scharfe Ecken neigen dazu, sich beim Fräsen zu lockern oder bei groben manuellen Ätzmethoden unterätzt zu werden. Fließende Linien sind einfacher herzustellen.

Wenn Sie jedoch wissen, was Sie tun, zögern Sie nicht, scharfe Ecken zu verwenden, wenn Sie sie brauchen. Wie immer gilt: Strenge Regeln sind für Anfänger und Dumme, wenn man weiß, was man tut, weiß man, wann man von den Regeln abweichen darf.

Elektronen haben wie alle anderen Massen Trägheit, und wenn sie den Eckleiter erreichen, ist dies wie ein Hindernis für sie und stapelt sich für einen Moment hinter der Ecke, geht dann durch und diese Ecke wirkt wie ein Kondensator. In 90 Grad (und tatsächlich in jedem anderen Winkel als dem geraden Weg) legen wir der Schaltung eine zusätzliche Kapazität auf. Je höher die Frequenz, desto signifikanter die Kapazität.