高速信号走线等长控制的理论依据

01、/ 信号在空气中的传播速度 /

电信号（电磁波，电磁场）在空气中的传播速度等于光速，即3*10^8 m/s = 186 280 mile/s = 12 inch/ns；电磁波在其他物质中的传播速度等于光速除以该物质相对介电常数(dielectric constant)的平方根，即

02、/ 信号传输延迟时间 /

常用的PCB板材FR4的相对介电常数约为4，因而电信号在FR4基材中的传输速度为常量，如下：

那么，每单位长度的传输延时为

所以，电信号传输延迟时间就是传输线长度除以传输速度，即

上式表明，传输延时由传输线长度决定，二者成正比关系（因电信号在PCB中的传输速度为常量），这其实类似驾车从A点到B点。

03、/ PCB走线等长控制实例 /

以 3G-SDI 信号为例，名称来源于其信号在阻抗为 75 OHM 的同轴线缆上的串行传输速率为 2.97Gbit/s，即(时钟频率148.5 MHz) * (BT1120的20bit并行数据)；可参考GENNUM SDI Transmitters(Serializers) GS2972，即是将 20bit 的 BT1120 并行数据串化为单根的 SDI 信号的器件。

时钟频率 148.5 MHz 对应的时钟周期为 1 / 148.5 MHz = 6.734 ns；

若数据准备好后，留给时钟的采样时间占整个周期的1/10，则对应的采样时间可约为0.6 ns = 600 ps；

换算成线长为( 6 mil/ps )* ( 600 ps ) = 3600 mil；

所以理论上，在 3G-SDI 信号传输系统中，BT1120 的 1bit 时钟线和 20bit 数据线的等长误差控制在 3600mil 内，是可以保证数据采样正确的。在实际PCB设计中，条件允许的情况下，一般可将等长误差控制在500mil 内。