PCB差分走线设计，这些细节让高速信号稳如泰山
来源：捷配
时间: 2026/01/09 09:22:55
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差分走线是高速 PCB 设计的核心技术，像 USB3.0、HDMI、以太网这些高速接口，都离不开它。但很多人只知道 “差分线要等长等距”，却不知道背后的原理和细节。今天就来拆解差分走线的设计要点。
问 1：什么是差分走线？它和普通单端走线有什么区别？
差分走线是由两根长度相等、线宽相同、间距固定的平行走线组成，信号在两根线上以相反极性传输（一根是正信号，一根是负信号），接收端通过检测两根线的电压差来还原信号。
差分走线是由两根长度相等、线宽相同、间距固定的平行走线组成，信号在两根线上以相反极性传输（一根是正信号，一根是负信号），接收端通过检测两根线的电压差来还原信号。
和普通单端走线相比，差分走线有三个核心优势：一是抗干扰能力强，因为两根线距离近，外界的电磁干扰会同时耦合到两根线上，接收端差分放大后，干扰信号会相互抵消；二是辐射小，两根线的电流方向相反，产生的电磁场会相互抵消，减少对周围信号的干扰；三是时序精度高，差分信号的触发是基于电压差，不受地电平波动的影响，适合高速信号传输。
问 2：差分走线的 “等长等距” 是必须的吗？如果不等长会有什么后果？
“等长等距” 是差分走线的黄金法则，尤其是高速差分信号，必须严格遵守。
“等长等距” 是差分走线的黄金法则，尤其是高速差分信号，必须严格遵守。
先说说等距：差分走线的间距决定了差分阻抗的大小，比如常见的 100Ω 差分阻抗，需要通过计算确定走线宽度和间距。如果间距不均匀，差分阻抗就会波动，信号传输时会产生反射，导致信号完整性变差，出现毛刺、振铃等问题。
再说说等长：差分信号要求两根线的信号同时到达接收端，如果长度不一致，就会产生 “时延差”，时延差超过一定范围（比如 USB3.0 要求时延差小于 50ps），接收端就无法正确识别信号，导致通信失败。
这里要注意，等长不是绝对的长度相等，而是电气长度相等。因为 PCB 的不同板层介电常数可能不同，相同物理长度的走线，电气长度也会有差异，此时需要通过仿真调整长度。
问 3：差分走线转弯时，应该用直角、斜角还是圆弧？
绝对不能用直角转弯！直角转弯会带来两个问题：一是直角处的走线宽度等效变宽，导致差分阻抗突变，产生信号反射；二是直角会产生电磁辐射，增加干扰风险。
绝对不能用直角转弯！直角转弯会带来两个问题：一是直角处的走线宽度等效变宽，导致差分阻抗突变，产生信号反射；二是直角会产生电磁辐射，增加干扰风险。
正确的做法是圆弧转弯或45° 斜角转弯。圆弧转弯的曲率半径建议不小于走线宽度的 3 倍，这样可以保证阻抗的连续性；45° 斜角转弯的过渡更平滑，相比直角更优，但效果不如圆弧。
另外，差分走线转弯时，两根线要保持同步转弯，不能一根转弯一根直走，否则会破坏等距要求，导致阻抗不匹配。
问 4：差分走线能不能跨板层？跨层时需要注意什么？
尽量避免跨板层！因为不同板层的介电常数、铜厚不同，差分阻抗很难保持一致，而且跨板层需要过孔，过孔会引入寄生电容和电感，破坏信号完整性。
尽量避免跨板层！因为不同板层的介电常数、铜厚不同，差分阻抗很难保持一致，而且跨板层需要过孔，过孔会引入寄生电容和电感，破坏信号完整性。
如果实在没办法必须跨层，一定要做好两点：一是在过孔附近增加接地过孔，减少过孔的寄生效应；二是对跨层后的走线进行阻抗仿真，确保差分阻抗仍在设计范围内。另外，跨层的差分线要尽量短，减少阻抗波动的影响。
差分走线设计的关键是 “保持阻抗连续、控制时延差、减少干扰源”，只要把等长等距、转弯方式、板层选择这几个细节做好，高速信号传输就能稳如泰山。
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