PCB設計裏,微帶線(xiàn)拉開7H你就覺得很穩了(le)?
發布時間:2020-06-22 09:49:35
高速先生成員(yuán)-- 黃剛
在我們接受過的眾多信號完整性理論(lùn)的教誨裏,關(guān)於串擾有一條原則就是帶狀線拉開5H,微帶線拉開7H,這樣做的據(jù)說(shuō)能(néng)夠躲開90%以上的串擾。今天就讓(ràng)高速先生通過測試驗證一(yī)下微帶線7H的(de)理論,看看是不是真(zhēn)的那麽穩!
本期文章的測試板參考了我(wǒ)們高速先生隊長在上周視頻中的包地理論之後,進行了進(jìn)一步的延伸(shēn)和擴展而(ér)設計的一款測試板。對比於視頻(pín),我們延伸的點(diǎn)包括了把打包地過孔的距離由視(shì)頻中的400mil縮短到50mil一個過孔(kǒng),另外就是在測試的頻段了,由於我(wǒ)們高速(sù)先生的(de)去嵌頻段已經能穩定在50GHz+,因此我們能看到50GHz+的去嵌測試結(jié)果,能看到在很高頻的情況下待(dài)測物的性能哈。
想回顧一下我們上周(zhōu)高速(sù)先生隊長視頻的童鞋可以點擊以下鏈接哈,不然你們(men)可能會跟不上本期文章的節奏哦(ò)!

好,在(zài)回顧完視頻之後,我們開始了本次新測試板的研究哈。在包地和(hé)不包地(dì)的情況下,我們使兩根單(dān)端線(紅色)的(de)阻抗相同,兩根線的gap距(jù)離為7H,H就不用(yòng)高速先生再多說是什麽意思了(le)吧。然後前(qián)麵說了,我們把包地過孔的距離由視頻中的400mil縮短至50mil,在(zài)這樣的情況下我們來看看包地和不包(bāo)地的(de)性能到(dào)底是怎麽樣的哈。

50mil一個地過孔其實是包地包得非常好的一個設計了,根據視頻中的描(miáo)述,在400mil地過孔距離(lí)的情況(kuàng)下,我們的包地效果會在某些頻段呈現出反(fǎn)諧振的效(xiào)果,其實(shí)這個是因為 4分之一波長阻抗變換的理論造成的(de)。那麽理論上我們把地過(guò)孔打得更(gèng)密之後,會不會把反諧振的頻段(duàn)推到50GHz之後呢?我們先來看看包地的(de)遠(yuǎn)端串擾(rǎo)結果,如下所示,的確沒有出(chū)現(xiàn)反諧振的波動點,說明(míng)50mil一個點的情況下能保證50GHz內不出現阻抗變換的反諧振點,這個順帶補充一句,具體地過孔距離與反諧振點的關係其實是可以計算的,有空高速先生可以針對這一塊詳細展(zhǎn)開,這裏先不囉嗦了,我(wǒ)們還是回到主題先。

那麽現(xiàn)在你們肯定很著急想知道,如果(guǒ)隻是(shì)拉開距離不包地的串擾是怎麽樣的(de)呢?好,這次高速先生不賣關子了,直接(jiē)對(duì)比如下:

可(kě)以看到,如果包地的地過孔設計很(hěn)好的話,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(yú)不包地的。文(wén)章(zhāng)寫到這裏其實已經講明白了一個設計(jì)非常(cháng)好的包地,地過孔(kǒng)非常緊密的情況下,在同樣的間距下麵,包(bāo)地其實還是有明顯的好(hǎo)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(gè)dB而(ér)已,為什麽說(shuō)很(hěn)明顯呢?高速先生決定繼續往下說。
串擾隻是它(tā)的(de)其中(zhōng)一個(gè)表象,我們信號傳輸其實最關心的還是插入損耗,也就(jiù)是到底有多少能量能去到接收端(duān)。從這個指標來說,大家可能會覺(jiào)得厲害很多哈,如下所示:

在不包地的情況下,插入(rù)損耗在10GHz之後就明顯的變差,最後去到50GHz時,損耗(hào)幾乎比包地(dì)多(duō)了50%。其實也很容(róng)易(yì)理解,因為能量是(shì)守恒的,串擾的能量多了,在阻抗一(yī)致,反射回源端的能量基本相等的情況下,傳到接收(shōu)端,也就是插入損耗肯定會變差啦。說白了就是損耗掉的能量去到了串擾那裏了。
根據這個理論,我(wǒ)們再對比以下這個東西,大(dà)家就會更(gèng)明(míng)白了,如果隻是單線,沒有串擾的情況下的插入(rù)損耗又會(huì)怎麽樣呢?

話不多說,直接上結果!

可以看到單線沒有串擾的情況下,損耗的結果會進(jìn)一步的變好。這就更說明了串擾對損耗的影(yǐng)響是非(fēi)常大的,換(huàn)句話說就是串擾消耗掉插入損耗的比例還是非常大的,尤其當串擾差於-15dB的情況下,基本上插入損耗會減小一個很大的比重。
本期文章的信息量還是比較(jiào)大的,因此高速(sù)先生最後對本文(wén)做一個總結(jié),讓大家(jiā)更清(qīng)晰的了(le)解到本文(wén)想要表達的宗(zōng)旨哈。
1. 對於單端的微帶線來說,在不包(bāo)地的情況下7H其實並不(bú)穩,如果並行長度在inch級別的(de)時候,串擾對於損耗的影響還是非常大的;
2. 一個設計很好(hǎo)的包地其實是(shì)能夠改善串擾(rǎo)的,會有正麵的幫助;
3. 無論(lùn)是包地還是不包地,由於存在了串(chuàn)擾,損(sǔn)耗都會變差,至於變差(chà)多少就和串擾的(de)大小成比例。
4. 像(xiàng)單端的微帶線(xiàn)能(néng)夠走到那麽(me)高頻段的情況,高速先生第(dì)一個(gè)想到的就是射(shè)頻走(zǒu)線(xiàn),像(xiàng)目前最高的有77GHz的毫米波,因此包地對(duì)於射頻信號來說還是非常非常必要的(de)。而相對數(shù)字信號而言(yán),一(yī)般高(gāo)速的數字信號不會是單端(duān)線(xiàn),因此不在這個範圍內考慮。
