绕线与时序(一)

来源:一博自媒体 时间:2015-12-17 类别:微信自媒体

作者:陈德恒     一博科技高速先生团队成员

 

前两周隔壁小王同学在《既等长,为何不等时》的文章中已经提到了绕线对延时的影响了,在这里小陈附带上一些数据让大家有更量化的认识。想必说到“量化的认识”这几个字,大家也知道小陈又要跟大家说“只是锦上添花啊,吧啦吧啦•••”;“对信号影响很小啦,吧啦吧啦•••”。呵呵,没错,大家猜对了。

在做设计的时候大家确实会纠结于如何绕线,这里的绕线指的是做差分线的对内等长。纠结之处其实也就在于大波浪or小波浪。让我们先来看看微带线

DUT如下图,最左边的是没有做等长的,两线长度差125mil;中间是用小波浪做补偿的;右边是用大波浪做补偿的:


他们三条走线的延时差如下图:




可以看到,小波浪绕线等长基本上就等时了,而原本不绕线时,蓝色比红色传输时间长13ps,大波浪绕线之后蓝色的传输延时反而比红色的快了,并且整体的传输延时加大了。这里的电磁场分布比较复杂,大家可以看到其实不绕线以及大波浪绕线N与P的上升时间其实都不一样了,之后讲S参数时大家可以在各谐波的相位上看到更明显的区别。

我们再来看SCD21,时域与频域其实是吻合的,小波浪绕线的SCD21在10GHz之前基本在-30dB以下。而不绕线与大波浪绕线的SCD21明显要更大。(10GHz以上的部分不要纠结,其实这些频率分量不绕线的N与P不是没有相位差,而是差了一个周期,所以会这样)




说到这里,在理解奇偶模传输的时候,大家可以像平时看到的这幅图这样认为信号直接穿过去了:


但是,信号可是不会跳的。实际上的传输速度只符合一个公式那就是v=1/√(ε_0 ε_r μ_0 μ_r )或者 v=1/√LC。

当波浪两边较近的时候,走线的C是增大的,而L是变小的,到这里我们并没有办法分辨出传输速度是变快还是变慢。表层微带线由于走线下方是介质,介电常数为4.2;上方是空气,介电常数是1。两线靠近时,更多的电力线分布在空气中,感受到的介电常数变小,所以传输速度变快了。



(注意看两幅图中蓝色的电力线)


所以针对微带线,高速先生建议是:尽量少绕;绕的话尽量使用小波浪绕线;当然也要注意到3GHz(6Gbps)之内,绕线方式是基本不会对信号质量有太大影响的。下一篇将继续探讨《绕线与时序(二)


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