相对介电常数受什么影响 相对介电常数 常数包括哪些数( 二 )


二维场解算器是解决这些复杂相互作用的必要工具,有助于计算走线的最终阻抗 。它们也是验证现有走线几何图形的有用工具 。
更宽的走线为电流流动创造了更大的横截面积,并减少了高速接口中的电阻损耗 。使用空间限制允许的最宽走线 。因为走线宽度公差是用绝对值表示的,所以较宽的走线也会使制造走线的百分比变化最小化,从而使沿传输线长度的阻抗控制更加严格 。
有时,带状线优于微带线,因为走线两侧的基准面提供辐射屏蔽 。微带线只在一侧(通过基准面)被屏蔽,因为它们运行在最顶层或最底层,而另一侧暴露在环境中 。
为获得最佳结果,建议使用2D或3D场解算器进行验证 。
3.2 高速收发器的走线特性阻抗设计因为收发器使用差分信号,所以最有用的走线配置是差分边缘耦合带状线和差分微带 。虽然有些背板使用差分宽带耦合带线配置,但不建议将其用于10Gb/s操作,因为P和N过孔是不对称的,并引入共模非理想性 。
除少数例外,50Ω特性阻抗(Z0)用于通道中的传输线 。通常,当宽度/间距(W/S)比大于0.4(8 mil宽的记录道,间隔20 mil)时,P和N信号之间的耦合会影响走线阻抗 。在这种情况下,差分走线必须设计为奇数模阻抗(Z0O)为50Ω,导致差分阻抗(ZDIFF)为100Ω,因为ZDIFF=2 x Z0O 。
同样的W/S比也必须小于0.8,否则,对于50Ω的Z0O,走线之间的强耦合需要更窄、更损耗的走线 。为了澄清,当Z0O为50Ω时,需要60Ω或以下的偶数模阻抗(Z0E) 。
图4至图7显示了差分结构的横截面示例 。

相对介电常数受什么影响 相对介电常数 常数包括哪些数

文章插图
图4、差分边缘耦合中心带状线
相对介电常数受什么影响 相对介电常数 常数包括哪些数

文章插图
图5、差分边耦合偏移带状线
相对介电常数受什么影响 相对介电常数 常数包括哪些数

文章插图
图6、中心宽边耦合带状线
相对介电常数受什么影响 相对介电常数 常数包括哪些数

文章插图
图7、差分微带
一个好的印刷电路板制造商了解控制阻抗,并允许对线宽进行微调,以产生50Ω的Z0O 。PCB制造商还提供特定PCB布局所需的参数 。一些参数可以根据示例中概述的准则进行计算或仿真 。尽管Z0O上±10%的公差是典型的,并且可以提供足够的性能,但是更紧公差的额外成本会导致更好的信道性能 。
3.3走线布线高速串行差分走线应以最高优先级布线,以确保对这些关键走线提供最佳路径 。这减少了对弯曲和通孔的需要,并将阻抗转换的可能性降至最低 。走线必须保持笔直、简短,并尽可能减少层叠变化 。过孔的影响在后续的微分过孔中讨论 。
高速走线的布线必须避免靠近其他走线或其他潜在噪声源 。相邻信号平面上的走线应垂直运行,以尽量减少串扰 。
尽可能使用带状线,以及最上面和最下面的带状线层,以尽量减少通孔短线 。规划层叠时,这些层必须尽可能靠近顶层和底层可能 。设计限制可能需要用于BGA出口路径或从通孔到连接器传输或SMT焊盘的微带线 。在这种情况下,微带线必须尽可能短 。
建议使用斜接45度弯头(与90度弯头相反) 。在90度弯曲处,走线的有效宽度发生变化,由于附加导体区域与基准面的电容耦合,导致阻抗不连续 。差分对的两条走线必须长度匹配以消除偏差 。歪斜在共模中产生不匹配,并因此降低差分电压摆幅 。
3.4 平面分割地平面应作为信号的参考平面,而不是噪声较大的电源平面 。每个参考平面在走线长度上应该是连续的,因为在平面分割上布线会产生阻抗不连续性 。在这种情况下,走线的阻抗会发生变化,因为其与基准面的耦合在平面分割处发生突变 。
相对介电常数受什么影响 相对介电常数 常数包括哪些数

文章插图
图8、PCB走线跨分割平面
3.5 回流在平面分割上布线也会产生回流问题 。由于介电损耗中提到的集肤效应,高速信号在走线表面附近传输 。同时,回流也在紧耦合参考面的表面附近流动 。
由于紧密耦合,回流有向原始信号传输走线靠近的趋势 。在平面分割时,回流不能再沿着与走线平行的同一路径,而是必须找到另一条路径 。
平面分割会导致次优的电流返回路径,并增加电流回路面积,从而增加平面分割出走线的电感,从而改变走线的阻抗 。
3.6 有损传输线由于各种电路仿真器使用不同的建模实现(频域和时域技术),因此检查模型是否准确反映实际损耗非常重要 。一种方法是将模型与已知的已发布配置进行比较 。