PCB差分走線設(shè)計(jì)，這些細(xì)節(jié)讓高速信號(hào)穩(wěn)如泰山
來源：捷配
時(shí)間: 2026/01/09 09:22:55
閱讀: 38
差分走線是高速 PCB 設(shè)計(jì)的核心技術(shù)，像 USB3.0、HDMI、以太網(wǎng)這些高速接口，都離不開它。但很多人只知道 “差分線要等長(zhǎng)等距”，卻不知道背后的原理和細(xì)節(jié)。今天就來拆解差分走線的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
問 1：什么是差分走線？它和普通單端走線有什么區(qū)別？
差分走線是由兩根長(zhǎng)度相等、線寬相同、間距固定的平行走線組成，信號(hào)在兩根線上以相反極性傳輸（一根是正信號(hào)，一根是負(fù)信號(hào)），接收端通過檢測(cè)兩根線的電壓差來還原信號(hào)。
差分走線是由兩根長(zhǎng)度相等、線寬相同、間距固定的平行走線組成，信號(hào)在兩根線上以相反極性傳輸（一根是正信號(hào)，一根是負(fù)信號(hào)），接收端通過檢測(cè)兩根線的電壓差來還原信號(hào)。
和普通單端走線相比，差分走線有三個(gè)核心優(yōu)勢(shì)：一是抗干擾能力強(qiáng)，因?yàn)閮筛€距離近，外界的電磁干擾會(huì)同時(shí)耦合到兩根線上，接收端差分放大后，干擾信號(hào)會(huì)相互抵消；二是輻射小，兩根線的電流方向相反，產(chǎn)生的電磁場(chǎng)會(huì)相互抵消，減少對(duì)周圍信號(hào)的干擾；三是時(shí)序精度高，差分信號(hào)的觸發(fā)是基于電壓差，不受地電平波動(dòng)的影響，適合高速信號(hào)傳輸。
問 2：差分走線的 “等長(zhǎng)等距” 是必須的嗎？如果不等長(zhǎng)會(huì)有什么后果？
“等長(zhǎng)等距” 是差分走線的黃金法則，尤其是高速差分信號(hào)，必須嚴(yán)格遵守。
“等長(zhǎng)等距” 是差分走線的黃金法則，尤其是高速差分信號(hào)，必須嚴(yán)格遵守。
先說說等距：差分走線的間距決定了差分阻抗的大小，比如常見的 100Ω 差分阻抗，需要通過計(jì)算確定走線寬度和間距。如果間距不均勻，差分阻抗就會(huì)波動(dòng)，信號(hào)傳輸時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射，導(dǎo)致信號(hào)完整性變差，出現(xiàn)毛刺、振鈴等問題。
再說說等長(zhǎng)：差分信號(hào)要求兩根線的信號(hào)同時(shí)到達(dá)接收端，如果長(zhǎng)度不一致，就會(huì)產(chǎn)生 “時(shí)延差”，時(shí)延差超過一定范圍（比如 USB3.0 要求時(shí)延差小于 50ps），接收端就無法正確識(shí)別信號(hào)，導(dǎo)致通信失敗。
這里要注意，等長(zhǎng)不是絕對(duì)的長(zhǎng)度相等，而是電氣長(zhǎng)度相等。因?yàn)?PCB 的不同板層介電常數(shù)可能不同，相同物理長(zhǎng)度的走線，電氣長(zhǎng)度也會(huì)有差異，此時(shí)需要通過仿真調(diào)整長(zhǎng)度。
問 3：差分走線轉(zhuǎn)彎時(shí)，應(yīng)該用直角、斜角還是圓??？
絕對(duì)不能用直角轉(zhuǎn)彎！直角轉(zhuǎn)彎會(huì)帶來兩個(gè)問題：一是直角處的走線寬度等效變寬，導(dǎo)致差分阻抗突變，產(chǎn)生信號(hào)反射；二是直角會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，增加干擾風(fēng)險(xiǎn)。
絕對(duì)不能用直角轉(zhuǎn)彎！直角轉(zhuǎn)彎會(huì)帶來兩個(gè)問題：一是直角處的走線寬度等效變寬，導(dǎo)致差分阻抗突變，產(chǎn)生信號(hào)反射；二是直角會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，增加干擾風(fēng)險(xiǎn)。
正確的做法是圓弧轉(zhuǎn)彎或45° 斜角轉(zhuǎn)彎。圓弧轉(zhuǎn)彎的曲率半徑建議不小于走線寬度的 3 倍，這樣可以保證阻抗的連續(xù)性；45° 斜角轉(zhuǎn)彎的過渡更平滑，相比直角更優(yōu)，但效果不如圓弧。
另外，差分走線轉(zhuǎn)彎時(shí)，兩根線要保持同步轉(zhuǎn)彎，不能一根轉(zhuǎn)彎一根直走，否則會(huì)破壞等距要求，導(dǎo)致阻抗不匹配。
問 4：差分走線能不能跨板層？跨層時(shí)需要注意什么？
盡量避免跨板層！因?yàn)椴煌鍖拥慕殡姵?shù)、銅厚不同，差分阻抗很難保持一致，而且跨板層需要過孔，過孔會(huì)引入寄生電容和電感，破壞信號(hào)完整性。
盡量避免跨板層！因?yàn)椴煌鍖拥慕殡姵?shù)、銅厚不同，差分阻抗很難保持一致，而且跨板層需要過孔，過孔會(huì)引入寄生電容和電感，破壞信號(hào)完整性。
如果實(shí)在沒辦法必須跨層，一定要做好兩點(diǎn)：一是在過孔附近增加接地過孔，減少過孔的寄生效應(yīng)；二是對(duì)跨層后的走線進(jìn)行阻抗仿真，確保差分阻抗仍在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。另外，跨層的差分線要盡量短，減少阻抗波動(dòng)的影響。
差分走線設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是 “保持阻抗連續(xù)、控制時(shí)延差、減少干擾源”，只要把等長(zhǎng)等距、轉(zhuǎn)彎方式、板層選擇這幾個(gè)細(xì)節(jié)做好，高速信號(hào)傳輸就能穩(wěn)如泰山。
微信公眾號(hào)
微信小程序
抖音視頻號(hào)
浙公網(wǎng)安備 33010502006866號(hào)