資料介紹
中介紹過了繞線方式帶來的延時誤差,從而導(dǎo)致等長失配。這次我們再來看另外一個常常被忽略的點,關(guān)于“同組同層”。
同組同層,最容易理解的原因之一是過孔長度帶來的誤差。
假設(shè)有這樣一組信號中,信號中大多數(shù)信號線都是從頂層出線,直接連接到同樣位于頂層的接收端。但就像下圖中那樣,偏偏有一個秀兒,先是打了一個過孔換層到底層,然后又換層到頂層再走到接收端。這樣這個秀兒的總長度就比正常走線長了2個過孔的長度,如果板厚1.6MM,那么長度偏差就是約130mil。
但這個只是一個小問題,軟件就可以很簡單的就幫我們給避規(guī)掉,比如在ALLEGRO中勾選Z Axis Delay后軟件就會根據(jù)你的疊層信息將過孔的長度計算到總長度中,從而校正長度誤差。
但也有一些是無法校正的,比如過孔呈現(xiàn)容性,從而對延時的阻礙等。這個不是這次文章的關(guān)注點,暫不分析。
對于這些軟件能夠輕易解決的,通常都不是我們要重點分析的。這次我們重點分析同組同層的另一個作用,關(guān)于信號在不同層的傳播速度。
在以前的內(nèi)容中,我們通常會說信號的速度大約是1PS傳播6mil,但這是一個非常粗糙的數(shù)據(jù)。
舉個簡單的例子,我們在某阻抗計算工具中快速的計算一下,看看同樣在50Ω阻抗的情況下表層和內(nèi)層的速度差異:
根據(jù)信號傳輸1in所需要的時間,可以算出表層大概為6.7mil/ps,內(nèi)層約為5.7mil/ps。
答案已經(jīng)呼之欲出了,假設(shè)這段線需要傳輸1000ps,那么表層走線和內(nèi)層走線的長度差異就達到了1000mil。相比而已過孔那點長度差就有點微不足道了。
本著“嚴謹”的態(tài)度,我們還是做一下仿真,來看看實際情況是不是這樣。
這次的DEMO板是兩根長度約為2500mil的走線,一個走在表層,一個走在內(nèi)層,阻抗均為50。
利用SIGRITY進行S參數(shù)的提取,并保存S參數(shù)。
搭建仿真電路:
對比信號在接收端電壓上升到同樣幅度的時間,就可以判斷信號抵達的時間。
分析上面這張圖,兩個信號在接收端幅度達到0.5V時,表層走線用時438.5ps,內(nèi)層走線用時480.2ps。兩者差距約42ps按照6mil/ps的傳播速度簡易公式換算下來約250mil。
這段走線長度為2500mil,按照比例完美契合了我們用SI9000計算出傳播速度時的理論分析。
因此表層傳輸和內(nèi)層傳輸速度帶來的差異是非常明顯的,為了減小這種差異,最好的辦法就是同組同層,需要等長的信號走在同一個層,這樣就可以避免傳播速度帶來的差異。
當然還有一點需要注意的是,同組同層也意味一個分組內(nèi)的信號,換層打過孔的區(qū)域也應(yīng)該盡量集中。像是下面這種為了同組同層,而同組同層是沒有多大意義的。
最后造成表層和內(nèi)層傳播速度差異的原因在于表層走線部分磁場分散在空間中,空氣的介電常數(shù)更低,因此會有更快的傳播速度。
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本文轉(zhuǎn)載自: PCB設(shè)計與信號完整性仿真(作者:十四歲的十四 )
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(mbbeetchina)
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