BEARBEITEN: Ich habe einen Fall vergessen, in dem 90-Grad-Ecken schlecht sind: Hochspannungsplatinen. Dies hat nichts mit Reflexion oder Strahlung zu tun, sondern damit, wie jede Art von scharfer Form das hohe elektrische Feld konzentriert und einen dielektrischen Durchschlag und einen Lichtbogen wahrscheinlicher macht. Dies kann für Leiterplatten-Funkenstrecken ausgenutzt werden. Andernfalls sollten rechtwinklige Ecken auf einer Hochspannungs-Leiterplatte mit 1 kV + vermieden werden. Und man sollte für alles abgerundete Pads verwenden, auch für SMD-Widerstands- / Kondensator-Pads. Vermeiden Sie scharfe Kupferformen so weit wie möglich.
Nein, es gibt keinen Grund, 45 Winkel gegenüber rechten Winkeln zu bevorzugen. Ich werde dies definitiv sagen: Die anderen Antworten, die behaupten, dass rechte Winkel mehr EMI verursachen, sind nachweislich falsch. Dies ist keine theoretische Unbekannte, über die diskutiert werden kann. Wir können EMI messen, die von verschiedenen Spurenformen abgestrahlt werden, und wir haben, und rechte Winkel strahlen nicht mehr als 45 Grad Winkel aus. Nennen Sie so viele theoretische Gründe, warum rechte Winkel für EMI schlecht sein sollten, aber sie spielen keine Rolle. Die einfache empirische Realität der Situation ist, dass sie es nicht tun, und was sie tun sollten, wird das nicht ändern. Dies gilt sogar für sehr hohe Frequenzen, auf die ich weiter unten in diesem Beitrag eingehen werde. Wenn ich mich irre, zeigen Sie mir auf jeden Fall Messungen, die zeigen, dass 90-Grad-Ecken schlechter sind. Oder noch besser, wenn es einen messbaren Unterschied gibt, wäre es sicherlich einfach, ein Messgerät zu bauen, das bestimmen könnte, ob eine Spur einen rechten Winkel oder eine Winkelecke von 45 Grad aufweist, indem Messungen am Ein- und Ausgang durchgeführt werden. Oder das EMI abholen. Ich werde meine Worte essen, wenn jemand einen Zähler dafür bauen kann.
Ich bin mir ziemlich sicher, dass dies niemand tun wird, da es keinen messbaren Unterschied in der EMI oder Reflexion bei Frequenzen gibt, die überhaupt Ecken von 45 (oder 90) Grad zulassen.
Es gibt natürlich auch andere Unsinnsgründe. Ätzen und rechtwinklige Winkel waren immer nur ein Problem, bevor jemand 45-Grad-Winkelspuren verwendete und stattdessen Bretter mit Rubylith von Hand abklebte. Die Prozesse haben sich so weit verbessert, dass solche Bedenken seit mindestens drei Jahrzehnten nicht mehr bestehen. Wenn es Probleme mit dem Ätzen gab, sollten Sie allen Platinen mit quadratischen QFN-Pads mit einem Abstand von 0,5 oder 0,4 mm mitteilen, dass sie diese Teile nicht mehr verwenden können, da unsere PCB-Ätzprozesse anscheinend die Form dieser Pads vollständig beeinträchtigen würden. Zumindest, wenn man einige der anderen Antworten in diesem Thread glauben soll. Natürlich ist das Ätzargument auch offensichtlich Unsinn, und Sie müssen sich all die winzigen quadratischen Pads ansehen, die die ganze Zeit mit perfekt scharfen Ecken geätzt wurden, um zu verstehen, dass es Unsinn ist.
Was mich stört, ist, dass niemand die eine Frage stellt, die wir stellen sollten: Warum werden 45-Grad-Spuren verwendet?
Die Antwort ist ein bisschen antiklimatisch: Tradition. Zumindest wenn es ohne gültigen, rationalen Grund verwendet wird. Sie können mehr Spuren im selben Raum mit einem Winkel von 45 Grad routen, einfach weil Ecken mehr Platz beanspruchen (Quadratwurzel aus zwei und all das). Daher ist ihre Verwendung in vielen Routing-Situationen vollkommen gültig. Es gibt jedoch keinen Grund, sie bevorzugt gegenüber rechten Winkeln zu verwenden. Daher sollten Sie es sich zur Gewohnheit machen, die für diese sehr spezifische Spur beste Lösung zu verwenden. Wenn Sie gut in Routing-Boards sein möchten, können Sie sicherstellen, dass dies niemals geschieht, indem Sie sich selbst willkürliche Entwurfsregeln aufzwingen, die keinen Nutzen bringen. Es geht nur darum, Ihre Routing-Strategien ohne Grund einzuschränken.
Die Leute mögen an meinem traditionellen Argument zweifeln, aber ich komme mit harten Beweisen. Ich habe viele Leiterplatten, die sich von den 60ern bis heute erstrecken, und es ist klar, dass 45-Grad-Winkelspuren kaum mehr als ein Artefakt der EDA-Software sind, die auf die Bühne kommt und willkürliche Einschränkungen auferlegt (8 mögliche Routing-Winkel). Computer hatten zu dieser Zeit Schwierigkeiten, auch nur einfache Vektorgrafiken zu erstellen, was die Sache einfacher machte.
Hier ist zunächst eine Karte für einen Frequenzfilter für einen alten HP-Synthesizer. Dies erzeugte viele HF-Frequenzen und verwendete Bazillionen-Ordnungsfilter, von denen 24 ein Vielfaches von 10 MHz trugen. Dies war ein Stück HP Testausrüstung, wohlgemerkt, dies war der Stand der Technik. Es wurde in den 70er Jahren hergestellt, als die Bretter noch von Hand abgeklebt wurden. Boards dieser Ära, auch RF-Boards, verwendeten niemals 45-Grad-Winkel, da ihre Verwendung aufgrund von Software, die es noch nicht gab, eine künstliche Einschränkung darstellte.
Lass es uns umdrehen ...
Aber diese haben auch viele Dinge gerundet ... das war wahrscheinlich weil sie mit von Hand geschnittenem Rubylith maskiert sind. Fahren wir mit 1983 fort, als EDA-Software sehr häufig verwendet wurde. Plötzlich verschwanden all diese Kurven und Winkel, und es wurden nur 8 Richtungen verwendet. Dies ist ausschließlich auf die Werkzeuge der damaligen Zeit zurückzuführen. Hier gab es keine Wahl für das Design. Niemand entschied sich dafür, nur 8 Richtungen zu verwenden, er hatte nur 8 Richtungen zur Auswahl in diesen frühen EDA-Tools. Das Folgende ist ein westlicher digitaler Festplattencontroller aus dem Jahr 1983.
Oh mein Gott ... es ist, als ob es ihnen egal wäre oder die andere etwa rechtwinklige oder 45-Grad-Spur Ecken. (Hinweis: Sie haben es nicht getan.) Sie verwenden beide mit wilder Hingabe!
Weitere Nahaufnahmen ...
Wie Sie sehen können, scheint die einzige wirkliche Korrelation zwischen der Verwendung darin zu bestehen, dass bei einer höheren Routing-Dichte 45-Grad-Kurven viel häufiger verwendet werden (wenn auch nicht immer). Dies ist das einzige Problem, das die Wahl der Kurvenfahrt wirklich beeinflusst. Andernfalls verwenden Sie, was Sie möchten. Offensichtlich mochte dieser Designer keinen von ihnen mehr als den anderen. Wahrscheinlich hat er früher Boards herausgeklebt, aber jetzt EDA-Tools verwendet. Er hat zuvor keine 90-Grad-Winkel ODER 45-Grad-Winkel für seine Spuren verwendet und hat keine Präferenz, wenn er oder sie dies entworfen hat.
Wenn Sie FR4 verwenden, spielen rechte Winkel keine Rolle. Aus dem einfachen Grund, dass wenn Sie den durch FR4 verursachten dielektrischen Verlust Ihres Signals tolerieren können, dieser nicht schnell genug ist, damit rechte Winkel eine Rolle spielen. Selbst 2,4-GHz-WLAN hat eine Wellenlänge von etwa 5 Zoll. Natürlich wird es nicht sinnvoll durch ein Merkmal beeinflusst, das um Größenordnungen kleiner ist als seine eigene Wellenlänge, wie die Form Trace-Ecke. 2 Umdrehungen von 45 Grad oder eine Umdrehung von 90 Grad sind in allen Effekten praktisch identisch.
Und die Form ist nicht einmal der wichtige Faktor in Fällen, in denen Frequenzeffekte auftreten. Impedanz ist. Sie müssen eine charakteristische Impedanz beibehalten, sodass die momentane Impedanz, die das Signal bei einem bestimmten Schritt auf dem Weg sieht, immer gleich ist. Es sind Diskontinuitäten, die Reflexionen und Strahlung verursachen. Die Impedanz kann auf einfache Weise beibehalten werden, indem einfach Kurven verwendet werden. Sie müssen jedoch einen Krümmungsradius aufweisen, der mindestens das Dreifache der Breite der Kurve beträgt. Dies dient dazu, die Spurbreite auf einem nahezu konstanten Wert zu halten und somit die Impedanz aufrechtzuerhalten. Dies bestimmt die Form, aber jede Strategie, die die Impedanz beibehält, ist gültig.
Ein letztes Bild, das Innere eines alten Tektronix-Oszilloskops:
Wenn Sie eine Kurve kompakter biegen müssen, ist die Verwendung eines 90-Grad- oder zweier 45-Grad-Winkel falsch. Eine 90-Grad-Ecke verursacht eine Impedanzdiskontinuität, wenn die Leiterbahnbreite an der 90-Grad-Ecke um den Faktor \ $ \ sqrt {2} \ $ zunimmt, was zu einem plötzlichen Impedanzabfall führt. Dies wird in der Tat Reflexionen verursachen und strahlen.
Wenn Sie einen 45-Grad-Winkel verwenden, verursachen Sie nicht nur eine, sondern zwei Diskontinuitäten, und obwohl sie einzeln nicht so stark sind (jeder 45-Grad-Winkel erweitert die Kurve um den Faktor \ $ \ sqrt {4) - \ sqrt {2}} \ $), dass ungefähr 1,08 Differenz immer noch eine signifikante Impedanzänderung ist und Reflexionen und Strahlung verursacht. Es kommt nur zweimal vor, sodass Sie mehrfach phasenverschobene Reflexionen und Strahlungen erhalten. 45-Grad-Winkel sind bestenfalls nicht besser als rechte Winkel bei genau den Problemen, die sie angeblich "besser" machen. Die einfache Wahrheit ist, dass es keinen tatsächlichen Grund gibt und im Wesentlichen keinen Unterschied zwischen ihnen.
Wie können Sie eine Spur richtig in die Kurve bringen, wenn die Kurvenstrategie tatsächlich eine Rolle spielt? Wie Sie wollen, solange Sie Ihre Impedanz beibehalten. Was bei 90- oder 45-Grad-Biegungen nicht möglich ist. Sie können die Impedanz auf jede gewünschte Weise beibehalten, und obwohl es schwierig ist, die Impedanz zu erhöhen, um die zusätzliche Breite (und den Impedanzverlust) auszugleichen, die durch Kurvenfahrten von 45 oder 90 Grad verursacht wird, ist es einfach, die Impedanz zu verringern, um die erhöhte Impedanz durch auszugleichen die Spur verengen.
Lassen Sie uns eine Sekunde lang sichern und die gesamte Spurbreite gegen Impedanz untersuchen. Warum hat die Spurbreite einen so signifikanten Einfluss auf die Impedanz? Es ist natürlich nicht die winzige Änderung des ohnehin winzigen Gleichstromwiderstands.
Es ist die Kapazität! Diese Spuren bilden eine Platte eines Kondensators mit der Signalrückführungsebene darunter. Wenn Sie also einen zusätzlichen Bereich mit einem rechten Winkel oder einer 45-Grad-Kurve hinzugefügt haben, können Sie nichts mehr tun. Diese zusätzliche Kapazität bleibt erhalten. Wenn Sie jedoch eine 90-Grad-Ecke nehmen und einen Teil der Ecke auf einer Seite abhacken, und basierend auf der Dielektrizitätskonstante Ihres PCB-Substrats sowie seiner Dicke zwischen der Signalspur und der Rücklaufebene können Sie genau berechnen, wie viel Sie abhacken müssen, um die Gesamtkapazität aufrechtzuerhalten.
Und das Ergebnis ist etwas ironisch das Nebeneinander einer 45- und 90-Grad-Biegung:
Grundsätzlich handelt es sich um eine 90-Grad-Ecke mit a Ein Teil davon wurde abgeschnitten (auf Gehrung geschnitten), um die Kapazität und damit die Impedanz aufrechtzuerhalten. An scharfen Winkeln ist nichts auszusetzen, wenn Sie die Impedanz berücksichtigen. Kurven sind einfach einfacher, deshalb bevorzuge ich sie, weil ich faul bin. Manchmal nehmen sie jedoch zu viel Platz ein.
Ob Sie um 90 Grad oder 45 Grad biegen, spielt keine Rolle. Sie können topologisch routen und keiner Richtung folgen, wenn Sie dies bevorzugen. Dies alles begann mit einer Software-Eigenart und hat sich in Tradition und sogar scheinbar Aberglauben verwandelt. Ich verspreche Ihnen, dass jeder Ingenieur, der behauptet, dass dies irgendwie wichtig ist, dies niemals mit harten Daten belegen wird und dies auch nicht kann, wenn er dazu gedrängt wird. Es ist leicht, Beweise dafür zu finden, dass es keine Rolle spielt, weil es nicht so ist. Deshalb habe ich nur ein paar Bilder gemacht, um meinen Standpunkt zu beweisen. In den High-End-Situationen spielt es eine Rolle, dass jede Faustregel um eine Ecke über der anderen sowieso völlig wertlos ist, da beide genauso falsch sind.
Wenn Sie 45-Grad-Spuren verwenden können, können Sie 90-Grad-Spuren ohne messbare Auswirkungen verwenden. Verwenden Sie eine, die Ihnen gefällt oder für eine bestimmte Spurendichte geeignet ist. Ingenieure haben sich nie darum gekümmert, und es gibt keinen Grund, warum Sie das tun sollten. Lassen Sie sich nicht von den nicht unterstützten Antworten (die trotz falscher Informationen positiv bewertet wurden) einbeziehen. Überprüfen Sie die Daumenregel, die Ihnen mit Daten mitgeteilt wird. Tradition und Glaube haben keinen Platz in guter Technik.