PCB設計裏,微帶線拉開7H你就覺得很(hěn)穩了?
發布時間:2020-06-22 09:49:35
高速先生成(chéng)員-- 黃剛(gāng)
在我們接受過(guò)的(de)眾多信號完整性理論的教誨裏,關於串(chuàn)擾有一條原則就是帶狀線拉開5H,微帶線拉開(kāi)7H,這樣做的據說能夠躲開90%以上的串擾。今天就(jiù)讓(ràng)高速先生通過測試驗證一下微帶線7H的理論,看看是不是真的那麽穩!
本期(qī)文(wén)章的測(cè)試板參考了我們(men)高(gāo)速先生隊(duì)長在上周視頻中的(de)包(bāo)地理論之後,進行了進一步的延伸和擴展而設計(jì)的一款測試板。對比於(yú)視頻,我們延(yán)伸的點包括(kuò)了把打包(bāo)地過孔(kǒng)的距離由(yóu)視頻中的400mil縮短到(dào)50mil一個過(guò)孔,另外就是在測試的頻段了,由於我(wǒ)們(men)高(gāo)速先生(shēng)的去嵌(qiàn)頻段(duàn)已經能穩定在50GHz+,因此我們能(néng)看(kàn)到50GHz+的去嵌測試結果,能看到在很高頻的情況下待測物的性能哈。
想回顧一下我們上周高速先生隊長視頻的童鞋可(kě)以(yǐ)點擊以下鏈接(jiē)哈,不然(rán)你們可能會跟(gēn)不上本期文章的節奏哦!

好,在回顧完(wán)視頻之後,我們開始了本次新測試板的研究哈。在包地和不包地的情況下,我們(men)使兩根單端線(紅色)的阻抗相同,兩根線的gap距離為7H,H就不用高(gāo)速先生再多(duō)說是什麽意思了吧。然後前麵說了,我們把包地(dì)過孔的距離由(yóu)視頻中的400mil縮短至50mil,在這樣的情況下我們來(lái)看看(kàn)包(bāo)地和不包地的性能到底是怎麽(me)樣的哈。

50mil一個地過孔其實是包地(dì)包得非(fēi)常好的一個設計了,根據視頻中的(de)描述,在400mil地過孔距離的情況下,我(wǒ)們的包地(dì)效果會在某些頻段呈現出(chū)反(fǎn)諧振的效果,其實這(zhè)個是因為 4分之一波長阻抗變換的(de)理論造成的(de)。那麽理論上我們把地過孔打得更密之後,會不會把反諧(xié)振的頻(pín)段推到(dào)50GHz之後呢?我們(men)先來看看包地(dì)的遠端串擾結果,如下所示(shì),的確沒有出現反(fǎn)諧(xié)振的波動點,說明50mil一個點的情況(kuàng)下能保證50GHz內不出現阻(zǔ)抗變換的反(fǎn)諧振點,這個順帶補充一句,具體地過孔(kǒng)距離與反諧振點(diǎn)的關係其實(shí)是可以計算的,有空高速先生可以針對這一塊詳細展開,這裏先不囉(luō)嗦了,我們還是回到主題先。

那麽現在你們肯(kěn)定很著急想知(zhī)道(dào),如果隻(zhī)是(shì)拉開距離不包地的串擾是怎麽樣的呢(ne)?好,這(zhè)次高(gāo)速先生不賣關子了,直接對比如下:

可以看到,如果包地的地過孔設計很好的話(huà),包地的效果就出來了,在整個50GHz的頻段內,包地的串擾都是優於不包地(dì)的。文章寫到(dào)這(zhè)裏其實已經講明白(bái)了(le)一個設計非常好的包地,地過孔非常(cháng)緊密的情況下,在同樣的間距下麵,包地其實還是有明顯的(de)好處的。高速先生覺得說到“明顯”這兩個字大家可能不太(tài)相信,不就是遠端串擾的結果好幾個dB而(ér)已,為什麽(me)說很明顯呢(ne)?高速先生決定繼續往下說。
串擾隻是它的其中一個(gè)表象,我們信號傳輸其實最關心的還是插入(rù)損耗,也就是到(dào)底有多少能量能去到(dào)接收端。從這個指標(biāo)來(lái)說,大家可能會覺得厲害很多哈(hā),如下所示:

在不(bú)包地的情(qíng)況下,插入損耗在10GHz之後就明顯的變差(chà),最後去到50GHz時,損耗幾乎比包地多了50%。其實也很容易理解,因為能量是守(shǒu)恒的,串擾(rǎo)的能量多了,在阻抗(kàng)一致,反射回源端的能量基本(běn)相等的情況下,傳(chuán)到接收(shōu)端,也就是插(chā)入損耗肯定會變差(chà)啦。說白了就是損耗掉的能量(liàng)去到了(le)串擾那裏(lǐ)了。
根(gēn)據這個理論,我們再對比以下這個東西,大家就會更明(míng)白了(le),如果隻是單線,沒有串(chuàn)擾的情況下的插入損(sǔn)耗又會怎(zěn)麽樣呢?

話不多說,直接上結(jié)果!

可以(yǐ)看(kàn)到單線沒有串擾的情(qíng)況(kuàng)下,損耗的結果會進一步(bù)的變好。這(zhè)就更說明了串擾對損耗(hào)的影響是非常大的,換句話說就是串擾消耗掉插入損耗的比例(lì)還是非常大的(de),尤其當(dāng)串擾差(chà)於-15dB的情況下,基本上插入損耗會減小一(yī)個很大的比重。
本期(qī)文章的信息量還是比較大的,因此高速先生最後對本文做(zuò)一個總結,讓大家更清晰的了解到本文想要表達的宗旨哈。
1. 對(duì)於單端的微帶線來說,在不包地的情況下(xià)7H其實並不穩,如(rú)果並行長度在inch級別的時候,串擾對於損耗(hào)的影響還是非常大的;
2. 一個設計(jì)很好的包地其實是能夠改善串擾的,會有正麵的(de)幫助;
3. 無論是包地還是不包地,由於存在了串擾,損耗都會變差,至於變差多少就和串擾的大小成比例。
4. 像(xiàng)單端的微帶線能夠(gòu)走(zǒu)到那麽(me)高頻段的情況,高速先生第一個想(xiǎng)到的就是射頻走線,像目前最高的有77GHz的毫米波,因此包地對於射頻(pín)信號來說(shuō)還是非常非常(cháng)必要的(de)。而相對數字信號而言(yán),一般高速的數字信號不會是單端線,因此不在這個(gè)範(fàn)圍內考慮。
