如何計(jì)算傳輸線之間的延時(shí)差/偏移

編者注：在電路設(shè)計(jì)中時(shí)序是非常重要的，時(shí)序也是信號(hào)完整性研究的主要內(nèi)容之一。較大的延時(shí)差/偏移（Skew）會(huì)直接導(dǎo)致電路時(shí)序不滿足要求，從而導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)計(jì)失敗。要控制好skew首先就需要學(xué)會(huì)如何獲取skew，本文將介紹了兩種方式供大家參考。

在2018年的時(shí)候給大家分享過一篇文章，介紹的是傳輸線的物理等長(zhǎng)并代表在時(shí)序上就是相等的。這篇文章得到了大量工程師的一致好評(píng)。關(guān)于一些基本的概念，大家可以參考下文：

90%的工程師都沒意識(shí)到的高速電路設(shè)計(jì)問題：等長(zhǎng)繞線的影響

最近又有工程師在問：雖然我知道它們不等長(zhǎng)了，但是我們?nèi)绾斡?jì)算這些skew呢？

在前文中有介紹過，在有的PCB設(shè)計(jì)工具中是直接可以查看傳輸線的延時(shí)以及延時(shí)差（skew）的，有興趣的工程師可以去研究下。本文主要給大家分享下不使用PCB設(shè)計(jì)工具，如何計(jì)算傳輸之間的延時(shí)差。因?yàn)椴⒉皇敲恳粋€(gè)設(shè)計(jì)都是PCB，有的是連接器、有的是線纜或者芯片封裝產(chǎn)品等等。

不管是PCB、芯片封裝，還是連接器、線纜，在分析時(shí)都會(huì)提取其S參數(shù)。我們經(jīng)常講到，S參數(shù)能完整的表征無源器件的特性，其中也就包含了我們要介紹的延時(shí)差（skew），那這樣就可以從S參數(shù)中獲取得到傳輸線之間的延時(shí)差（Skew）。

下面介紹兩種測(cè)量或者計(jì)算方式，一種是通過PLTS直接測(cè)量；一種是使用ADS仿真獲取。

首先來介紹PLTS的測(cè)量方式。

把獲取到的S參數(shù)導(dǎo)入到PLTS中，如下圖所示：

導(dǎo)入的S參數(shù)如下圖所示：

選擇T21，雙擊之后，再選擇T43，雙擊之后，如下圖所示：

在圖示中單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇Measure-->Skew

在彈出的對(duì)話框中勾選Skew Measurement ON，就會(huì)立即顯示出延時(shí)差（Skew），為20.02ps。

這個(gè)方式非常簡(jiǎn)單。第二種方式就在ADS中搭建一個(gè)原理圖進(jìn)行仿真，然后測(cè)量出來。仿真的原理圖如下圖所示，使用的時(shí)域仿真器Transient。

S參數(shù)與在PLTS中使用的S參數(shù)是一致的。在S參數(shù)輸出端添加上網(wǎng)絡(luò)名v1和v2。

在數(shù)據(jù)顯示窗口中獲得如下圖所示的波形曲線：

然后分別給v1和v2波形曲線添加Marker，這個(gè)要注意的是，幅值為波形總幅值的一半即中間點(diǎn)上，如下圖所示：

顯然，這時(shí)可以讀取m2和m1之間的差值為20ps，即延時(shí)差（Skew）為20ps。這與PLTS值是一致的（相差0.02ps主要是由于軟件在讀取值的時(shí)候有誤差）。

也可以直接讀取m1和m2的差值，方式如下：

單擊Ok按鈕之后，即可讀取延時(shí)差值（Skew）：

這樣就非常方便的讀取了傳輸線延時(shí)差了。在日常設(shè)計(jì)中大家一定要注意傳輸線延時(shí)差（Skew）所帶來的影響，因?yàn)閟kew不僅僅會(huì)帶來信號(hào)完整性的問題，也會(huì)導(dǎo)致EMI輻射的問題。在這前面的文章中介紹玻纖效應(yīng)的時(shí)候就有介紹過。

有興趣的也可以參照下文：

簡(jiǎn)述玻纖效應(yīng)的影響、仿真以及解決方法

其實(shí)獲得skew的方式非常多，比如也可以直接通過網(wǎng)絡(luò)分析儀或者采樣示波器測(cè)量出來。如下圖所示為網(wǎng)絡(luò)分析儀（E5071C）中測(cè)試得到的Skew：

對(duì)于不同的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，要解決skew的方式是不一樣的，有的通過繞線即可解決，比如PCB；有的則需要改變?cè)O(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，比如連接器設(shè)計(jì)?？傊?dāng)發(fā)現(xiàn)skew比較大時(shí)，想盡一切辦法去減小skew，這樣才能保證產(chǎn)品沒問題。

以上內(nèi)容僅供大家參考，如果大家有更加方便的方式也可以分享給大家。

審核編輯：湯梓紅