PCB走线到底能不能走90°？

“PCB走线不能走90°！”这句话估计很多硬件工程师从刚学PCB开始就听过。于是画板时看到一个直角，第一反应就是赶紧改成45°，甚至为了符合规范，宁愿把线绕一大圈。

但问题来了，90°走线真的会导致信号反射、阻抗突变，甚至让板子EMC直接过不了吗？今天咱们就聊聊这个话题！

为什么大家都说90°不好？

先从最经典的说法讲起，PCB上的铜线不是理想导线，而是一条传输线，当高速信号沿着PCB传播时，走线本身具有分布电阻R，分布电感L，分布电容C，因此信号并不是瞬间从芯片A跑到芯片B，如果走线阻抗突然发生变化，就可能产生反射。

反射系数可以简单写成：

假设一条50Ω传输线，某个地方突然变成60Ω：

也就是说，大约9.1%的入射波会发生反射，这才是高速PCB真正需要关注的东西。那么90°拐角是不是会造成这样的阻抗突变？会有影响，但通常没有大家想象得那么严重。

那90°拐角到底改变了什么？

仔细看PCB上的90°拐角：

拐角处实际上多出来了一块铜，相比直线部分，这个区域的铜面积变大，相对于参考平面的有效耦合面积也发生变化。

从等效电路角度看，可以粗略理解成增加了一点局部寄生电容，同时改变了局部电感。也就是说90°拐角本质上是一个小型的不连续结构。但问题在于这个小到底有多小？这就取决于信号的边沿速度、走线宽度、介质厚度、阻抗、频率以及拐角尺寸。

对于信号来说我们是重点关注频率还是看上升时间？

这是我觉得做高速PCB特别值得注意的一点，很多人判断信号是不是高速，第一件事情就是看这个信号频率是多少？比如10MHz——低速，100MHz——高速，1GHz——超高速，这种判断其实不够准确，真正决定PCB是否需要按照传输线处理的关键参数之一，是信号边沿时间Tr，假设一个MCU输出100MHz的时钟，但是它的上升时间只有1ns，那么这个信号里面实际上包含大量远高于100MHz的高频成分。

一个常用的经验公式是：

因此：

也就是说，一个100MHz时钟，如果边沿只有1ns，它的有效频谱已经可以延伸到几百MHz，如果Tr只有500ps，那BW≈700MHz，这时候你再说：我这只是100MHz，不算高速，就有点危险了。

那90°拐角到底什么时候真的需要担心？

关键还是看拐角的电气长度，相对于信号上升时间有多大。假设PCB上的传播速度大约是v≈150mm/ns，如果一个90°拐角附近的有效不连续区域只有2mm，那么信号通过它的时间大约是13ps。

如果你的信号上升时间是1ns，那么13ps相对于1ns来说非常小，这种情况下，一个普通90°拐角带来的影响通常不会成为系统级问题。

但是，如果你的信号边沿只有50ps，那情况完全不一样。13ps已经占到了50ps的26%了，这个时候局部不连续就值得认真分析了。所以你会发现同样一个90°拐角，对10MHz、100MHz、10Gbps系统的意义完全不同。

那为什么45°看起来更专业？

因为45°走线确实可以减少90°拐角带来的局部几何突变，45°的几何变化更加平滑，所以在高速接口中，更倾向于使用45°或者圆弧走线。但这里需要特别强调的是不是因为90°一定会导致系统失败，而是高速设计追求的是尽可能减少阻抗不连续。

那90°会不会增加EMI？

理论上，走线几何不连续会带来局部场分布变化，但是对于普通低速信号，一个2mm左右的小直角，产生的额外辐射通常非常有限。如果一块板EMC不过，你直接把所有90°改成45°，然后期待EMI突然下降20dB，我认为基本不现实。

真正应该检查的是高di/dt回路面积，高dv/dt节点面积，DC/DC SW节点，MOSFET开关回路，屏蔽和接口滤波这些东西，特别是开关电源：

一个很小的寄生电感，在快速电流变化下都可能产生明显尖峰，这时候你再纠结一根普通信号线有没有90°，优先级明显就错了。所以总结来说普通信号GPIO、低速控制线、LED、继电器控制等信号90°完全没必要恐慌，只要没有特殊EMC或者高速要求，正常走线即可。

普通高速数字信号比如几十MHz到几百MHz优先使用45°，主要是为了布线规范、减少不连续，同时也让PCB更加规整。

咱们搞硬件的别把经验规则当成物理定律，PCB设计里面有很多类似的说法：“不能90°。”“模拟地和数字地一定要分开。”“电容越大越好。”“走线越粗越好。”“过孔越多越好。”这些话不能说完全错，但最大的问题是缺少适用条件。