【手搓万兆软路由与NAS】第4篇：PCB Layout设计

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这个底板上有PCIe 3.0, USB 3.2，HDMI等高速信号，布线时需要考虑阻抗匹配、信号线等长之类的因素。

层压结构

对信号线做阻抗，和PCB的层压结构有直接关系，只有确定了层压结构，才能根据目标阻抗值来确认线宽、线距。

嘉立创支持的层压结构，可参考：https://tools.jlc.com/jlcTools/#/impedanceDefaultTemplate

我选用的则是JLC04161H-7628，四层板。这是一个通用的层压结构，PCB打样时不会额外收费，SMT时能选择更便宜的经济型。

（JLC06161H-3313也是通用层压结构，但SMT时貌似不能选择经济型，在此向各位求证下。）

阻抗控制

PCIe 3.0, USB 3.2，HDMI等信号，差分阻抗值在85~100欧姆之间，而JLC04161H-7628的层压结构对阻抗值的管控精度是±20%左右（毕竟免费，不能要求太高），因此为了方便，我统一把所有差分对信号的阻抗值按照90欧姆来设置。

使用嘉立创阻抗计算神器，计算值如下：

那么可以取值为：间距5mil，线宽8mil。

由于嘉立创多层板的工艺极限（最小线间距）是3.5mil，因此我取5mil间距更安全一点。当然，用4mil间距也可以，那么可取值：间距4mil，线宽7mil。

差分对等长

上述是DeepSeek帮忙整理的差分线阻抗与等长控制要求，供参考。如有不对的，欢迎指出。

其中USB2.0是半双工，USB3.2是独立的收发通道（全双工），不存在组内等长。

PCIe 3.0可能有多个收发通道，但对于PCIe来说，差分线组间没必要等长，但组内一定要等长。

HDMI的等长要求非常严格，组内5mil，组间10mil，需要控制好，否则会出现闪屏、不定时黑屏等问题。

走线注意事项

高速信号线，布线难度也不高，除了上述的阻抗、等长、线宽线距要求外，再了解以下几个注意事项，你也能轻松画出人生中第一块能正常运行的底板。

差分对中，进行长度补偿时，要从源端开始，也就是：哪里开始不等长，就从哪里开始绕等长。

进行长度补偿时，等长优先，肯定会牺牲阻抗值，这是没办法的。但要注意，也不是完全没要求， 突出的线段：最大间距要小于2倍正常间距， 长度要大于3倍线宽。

交流耦合电容并排放（对齐），不能错开。

信号线打孔换层时，必须在信号过孔附近放上2个回流过孔（GND过孔）。当然，能放4个GND过孔则更佳。

差分线拐弯时， 较短的那根信号线，线段的长度至少是1.5倍的线宽。

差分对间距是5倍线宽（线中心间距，也就是我们常说的5W），减少串扰，特别是平行走线长度较长的时候。

当然，有些场合没办法满足5W，但平行走线段也比较短，此时3W也不是不可。

信号线下方必须是完整的参考平面（通常是GND平面），否则会引起阻抗突变，导致信号反射，引起不稳定甚至不能正常工作的情况。

再补充一点：外接设备的接口，比如USB，HDMI，按钮等，强烈建议加上ESD保护管！

底板效果图

这是完成布线版本的设计，已经安排打样了。

第一次画这种高速板，就PCB设计花了整整3个星期多。

由于PCB设计从0到1，细节太多了，用图文的形式根本说不清楚，视频反而更合适，因此等这版打样测试成功后，我会考虑出一套视频教程，让大家一起享受DIY的乐趣。

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