传输线长度长了一点行不行呢？

蒋修国 /文

编者注：对于PCB layout工程师而言，绝大数的时候都局限于长度限制，等长，包地，过孔数量等等，其实，很多时候这些都不是一成不变的，换个角度，会有不一样的结果。

有一位微信好友问我：他们的PCB板上的USB3.0布线长度超标了200mil，在他们的产品上有没有风险？对于这类反手就给了一个回复：你猜！！！当然，这不太符合一位SI工程师的作风，一般要回复他一句至理名言：It depends!

当然，话是这么说，其实这个问题的根源在于很多工程师并没有特别理解“传输线长度标准范围”的这一概念。

翻遍各类总线规范，基本找不出总线对长度的定义，那么这些长度的标准又来自于哪里呢？当然，大概归纳起来就两个来源，一个是芯片设计手册，所谓的designguide；另一个来源就是本公司（或者个人）的经验。但是，不管是哪一种，都会在一些不相同的应用场景时，存在一些偏差。比如如下是两个不同平台的设计手册针对PCIE3.0的要求：

显然，平台A最长只能12inch，而平台B的可以达到17inch。所以如果工程师把B平台的规则放到A平台上，这就会导致长度超标，最终有可能导致产品设计失败。而如果把A平台的规则放置到B平台上进行设置，虽然功能可能可以调试出来，但是如果非得要设计到17inch的长度，就会导致成本增加。

回到开始的那个问题，之所以会那样回答，就是因为在什么都不清楚的情况下，只能像算八字一样掰着手指算一算就猜。

那规范中这些长度是如何给出来的呢？为什么每一个芯片平台又不一样呢？这其实就与每一颗芯片的驱动能力有关。所以我们在一些总线规范中会看到有对总线的损耗有一个要求，在《ADS信号完整性仿真与实战》一书中也有给大家介绍到这个问题。如下图所示：

规范中定义了这个损耗，在设计的时候产品的时候，就按照这规范以及实际电路的设计来确定PCB设计的长度等，这里要补充说明下，损耗不仅仅与长度有关系。这时就通过仿真能快速地获得这个设计的长度要求，从而得出设计的规则。

下面以HCB的要求为例，通过仿真来简单介绍下。在仿真工具（ADS）中建立一个仿真模型，如下图所示，传输线的总长度为1120mil，PCB材料的介质损耗角为0.02：

仿真得到的结果如下图所示，红色的曲线为规范要求，蓝色的曲线为传输仿真获得的结果。

显然，这时传输线的总长度为1120mil是符合要求的。那当长度变为1750mil时，我们看看结果会变成什么样呢？

仿真得到的结果如下图所示，红色的曲线为规范要求，蓝色的曲线为传输仿真获得的结果。

从上面这个结果可以看到，这个长度的损耗远远超过了规范要求的数值。这样设计出来的产品肯定是不符合设计要求的。所以到这里，可能很多工程师就会说这个长度太长了，显然不能满足设计要求。结果真是这样的吗？如果把PCB材料的介质损耗角变为0.01时，长度还是为1750mil，如下图所示：

仿真得到的结果如下图所示，红色的曲线为规范要求，蓝色的曲线为传输仿真获得的结果。

从以上结果我们可以看到显然，即使长度变长了，只要改变PCB材料参数，结果同样也是符合规范要求的。

综上所述，在不同的条件下，不管传输线的长度是1120mil还是1750mil，它们都有可能满足规范或者设计系统的要求。所以我们不能单一地以某一长度来作为设计的准则，而是要根据实际设计的情况来确定。通过对实际情况的了解，通过建模仿真，就可以打破一些设计规则的约束，从而获得符合自己特定场景的应用。

当然，并不是所有的规范都有一个非常明确的损耗要求，如果没有这个损耗要求的时候怎么办呢？大家可以在留言区说说你们的看法，后续我会再与大家分享。

审核编辑：汤梓红