高速先生成員-- 黃剛

 

長通道的阻抗（kàng）一（yī）直往上竄這個事情其實不是個別現（xiàn）象了（le），相信大多數做高速串（chuàn）行信號的朋（péng）友，尤其是做背板係統的朋友都（dōu）深有體會，在超過（guò）例如10inch走（zǒu）線的時候，如果你們去測試加工出來的差（chà）分線的TDR阻抗，就很容（róng）易看到以下的曲線。

 

 

設計的是100歐姆的差分阻抗線，在測試初（chū）始位置的確也是符合100歐姆，但是不知道（dào）咋滴，走線越往（wǎng）末端去，阻抗就越高。最後到達這對走線末端的時候居然超過了110歐（ōu）姆（mǔ）！這下完了，這（zhè）對走（zǒu）線的阻抗不滿足10%的加工公差了，大家是（shì）不是就會覺得加工出來的這對差分線有問題了，估（gū）計（jì）不能滿足你們10G或（huò）者25G的高速（sù）傳（chuán）輸要求了?！

 

 

反正最近就有很多客戶來問Chris這個事情了。Chris每次都耐心的安慰他們要淡（dàn）定，這個完（wán）全沒問（wèn）題，阻抗做得很好。但是對於阻抗曲線先入為主的（de）他們來說，這（zhè）種（zhǒng）安（ān）慰似乎沒太多實質上的效果，哪怕（pà）他們已經進行了功能測試沒問題（tí），仍然繼（jì）續（xù）擔心，覺得這次隻是運（yùn）氣好，裕量勉強還夠，下次就不一定了。

 

 

前段時間Chris的確也很（hěn）忙，也就隻能這樣心理安慰了。最近緩過來一點了，那就決定（dìng）把這（zhè）個事情一（yī）次說明白，讓大家徹底的安心哈！

 

從哪開始講呢？那就（jiù）從為什麽你們會看到這種現象開始講吧。有時候（hòu）測試的差分線的阻抗就不會竄得那麽高，有時候（hòu）就竄得很高，不知道大家有沒有找到一些共性（xìng）的特點啊！Chris先告（gào）訴大（dà）家一個非常明顯的設計區別點，那就是走（zǒu）線的長度。走線短的，一般都竄不高，走線越長，竄得越高！Chris給大家做個（gè）簡單（dān）的仿真看看哈，假（jiǎ）設我們（men）設置一個內層的傳輸線疊層，使得差分線在線寬5mil，間距9mil的（de）情況（kuàng）下滿（mǎn）足（zú）100歐姆的阻抗要（yào）求。

 

 

首先我們設置這（zhè）對差（chà）分（fèn）線的線長為5inch，這種case下我們（men）進行一個TDR阻抗的仿真，就會發現這（zhè）對5inch的（de）走線阻抗就（jiù）從一開始的100歐姆，上漂（piāo）到102歐姆多，上漂幅度大概2歐（ōu）姆多的樣子。

 

 

那如果（guǒ）我們把同樣的這對差分線的長度設得更長，例（lì）如是之前的（de）3倍，設到15inch時，再次（cì）進行同樣的TDR阻抗仿真，就會發現阻抗上漂（piāo）了6個多歐姆，變大了！

 

 

細（xì）心的朋（péng）友可能就發現了，感覺走線越長阻抗上漂的幅度就（jiù）越（yuè）大！如（rú）果你再細心一點，你甚至能發（fā）現和走線（xiàn）長（zhǎng）度是線性成正比的哦！5inch走線上漂2歐姆多，15inch走線就上漂它（tā）的3倍，6歐姆多！

 

 

那這個阻抗上漂到底是由什麽因素引起的呢？真的是因為差分線的阻抗沒做好導致的嗎？如果是阻抗的因素導致的，這裏有三點是說（shuō）不通的。一是（shì）阻抗沒做好的話會（huì）那麽線性的上升（shēng）嗎，更多情況（kuàng）下不是應該一（yī）段（duàn）高一段低，或者整段（duàn）都高才是？二是，阻抗（kàng）沒做好的阻抗（kàng）曲線剛好就和長（zhǎng）度成（chéng）正比了，那麽巧合的嗎？三是，明明我在上麵的仿真中傳（chuán）輸線是按照100歐姆來設計的啊，是個理想仿真值啊，隻是仿真，都沒（méi）涉及（jí）到加工誤差，為什麽也還要（yào）上漂呢！

 

 

所以怎麽說感覺也不會是阻（zǔ）抗加工沒做好導致的阻抗上漂，那到（dào）底是（shì）什麽（me）原因呢？這個時候我們去研究另外的一個物理概念，那就是我們初中學的那個歐姆定（dìng）律裏麵的電阻這個概念！我們還是對上麵的5inch和15inch的差分線去仿真它的電阻值！用的就是初中學的歐姆（mǔ）定律，我們給（gěi）這對差分（fèn）線一（yī）個電壓V1，然後觀測經過它的（de）電流I，這個（gè）時候用（yòng）V1/I就（jiù）得到了差分線的電阻值（zhí）！再提醒一次哈，是電（diàn）阻，不是阻（zǔ）抗！

 

 

5inch差分線的直流（liú）電阻R大家（jiā）有預想過是什麽量（liàng）級的嗎？沒錯，不是別人，正是你從TDR阻抗曲線中看到的上漂的（de）量，2.261歐（ōu）姆！

 

 

同樣，15inch走線的直流電（diàn）阻（zǔ）也可以仿真出來，就是5inch走線的3倍，6.784歐姆。也就（jiù）是15inch的TDR阻抗曲線的上漂量！

 

 

哦（ò）！聽Chris這麽一說，好像懂了，TDR阻抗的上漂量其實是傳輸線的（de）直流電阻（zǔ）搞得鬼哈！從理論的仿真中就能看出（chū）來，哪怕是100歐姆的理想傳輸線也存在著阻抗上漂的（de）效應，和所謂的加工阻抗波動壓根扯不上（shàng）關係！那大家還（hái）是會（huì）問了，雖（suī）然不是阻抗沒做好導致的，那麽這種阻抗上漂（piāo）到（dào）底對高速的性能有沒有影響啊？

 

 

其實（shí）從定性來理解你就知道不會影響高頻的性能了，畢竟它（tā）隻是直流電阻，壓根和頻率無關（guān）！我們無論是看（kàn）5inch還是15inch的這對差分線的回波損耗就會（huì）發現，高頻的性能都好到（dào）不（bú）行，唯一的區別是（shì）在靠近直流，也（yě）就是0Hz的頻段能看到小小（xiǎo）的區（qū）別。15inch的直流電阻比較大，所以靠近直流頻段的回波損耗受到稍微的影響而已。

 

 

 

如果把這個頻段的（de）插損結果放大給大家看看就更明確了，我們來看直流點的損（sǔn）耗，其實就會發現所（suǒ）謂的（de）阻抗上漂效應影（yǐng）響到的也就是直流（liú）點的損耗而已。

 

 

還是那句話，既然是直流電阻導致的上漂效應，那它當然（rán）不會影響高頻的性能。大家（jiā）放寬心哈，長（zhǎng）走（zǒu）線的TDR阻抗其實隻（zhī）要看（kàn）初始端的值就能判斷加工阻抗到底做得準不準了，並不是看末端的上漂值，如果是相對比較線性的上升，沒明顯波動的話，說明整個鏈路阻抗一致（zhì）性就（jiù）是好的，大家不要被它最後上升到（dào）110歐姆甚至120歐姆嚇怕了哦！