【導(dǎo)讀】對于當(dāng)前越來越多的高速信號設(shè)計(jì)而言,高速傳輸線基本上都是差分對(DDR5 數(shù)據(jù)線還是單端的)。差分對設(shè)計(jì)的好處就是正端和負(fù)端是幅值大小相等,方向相反的進(jìn)行傳遞,當(dāng)外界對其有干擾時,正負(fù)相互抵消所以抗干擾能力比較強(qiáng),另外共模噪聲比較小,向外輻射的能量也少。
編者注:
到底是用緊耦合好還是松耦合好,之前也有研究過一些東西,后來無疾而終。其實(shí)這是一個比較難回答的問題,首先,緊耦合和松耦合的定義就不是非常的明確;其次,松耦合和緊耦合的可選擇性不強(qiáng),因?yàn)楝F(xiàn)在大多數(shù)的產(chǎn)品空間都比較受限制。所以本文純粹是通過一個實(shí)驗(yàn)從信號完整性方面來做一個驗(yàn)證。歡迎大家一起討論。
對于當(dāng)前越來越多的高速信號設(shè)計(jì)而言,高速傳輸線基本上都是差分對(DDR5 數(shù)據(jù)線還是單端的)。差分對設(shè)計(jì)的好處就是正端和負(fù)端是幅值大小相等,方向相反的進(jìn)行傳遞,當(dāng)外界對其有干擾時,正負(fù)相互抵消所以抗干擾能力比較強(qiáng),另外共模噪聲比較小,向外輻射的能量也少。
在高速電路的設(shè)計(jì)中,往往對傳輸線的阻抗有明確的要求,比如要求為100ohm,對于差分對而言,影響阻抗的因素很多,包括傳輸線的線寬、線間距、材料的介電常數(shù)、傳輸線到參考層的距離、傳輸線導(dǎo)體的厚度,下圖是ADSCILD的計(jì)算阻抗的示意圖,紅色圈圈出來的參數(shù)都會影響到阻抗:
所以如果只是為了保證阻抗,設(shè)計(jì)的方式有很多種。傳輸線間距寬和窄就是大家非常常見的一種設(shè)計(jì)狀況。
上圖中線寬為5.7mil,線間距為7mil,所以,為了保證阻抗不變,把線寬和線間距的值修改為4mil和3.49mil,其它參數(shù)都保持不變,計(jì)算出來的阻抗為100ohm,如下圖所示:
從上述兩組值中可以看出來,后一組可以認(rèn)為是緊耦合,前一組為松耦合。下面從無源和有源兩個方向進(jìn)行對比,即對比插入損耗和眼寬、眼高。
在ADS中搭建原理圖如下圖所示:
傳輸線的長度為6inch,分別針對兩組值進(jìn)行仿真,獲得的仿真結(jié)果,如下圖所示為插入損耗的對比結(jié)果:
從上圖中可以看到插入損耗在低頻的時候,耦合的比較緊的時候稍微大一點(diǎn),在超過5GHz之后,耦合的比較緊的時候損耗小一點(diǎn)。
下圖為兩種情況眼圖的對比:
從上圖中可以看到,松耦合的眼寬和眼高都比緊耦合大一點(diǎn)點(diǎn),眼高大15mv,眼寬大0.5ps。
綜上所述,松耦合的損耗在低頻時(5GHz)稍微小一些,在高頻時(超過5GHz)大一些,但是都只相差一點(diǎn)點(diǎn);眼圖雖然松耦合會好一點(diǎn),但是相差也不大,松耦合的眼高大了15mV。理論上來講,為了保證阻抗一致性,在緊耦合時,線寬必然會細(xì)一些,在松耦合時線寬寬一點(diǎn)。在緊耦合時,隨著速率越高,趨膚效應(yīng)越大,損耗也就會越大。
當(dāng)然,以上只是從實(shí)驗(yàn)上獲得的一些表象結(jié)果,也僅僅是從信號完整性的角度來分析的。如果要進(jìn)一步的研究緊耦合和松耦合,可以考慮從多方面進(jìn)行驗(yàn)證和研究,比如保證線寬不變,改變介電常數(shù),使線間距變化,研究結(jié)果的變化,或者再增加輻射的驗(yàn)證等等。
(來源:信號完整性微信公眾號 ,作者:蔣修國)
免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
推薦閱讀:
低功耗藍(lán)牙/蜂窩物聯(lián)網(wǎng)智能手表實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程護(hù)理和SOS警報