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阻抗偏高到60~65歐姆有什么危害(上)

發(fā)布時間:2016-1-11 16:07    發(fā)布者:eechina
關(guān)鍵詞: 阻抗偏高 , PCB設(shè)計 , 高速PCB
一博科技

在《避開假八層的溫柔陷阱----淺談六層板的疊層》一文中,文章結(jié)尾我們提出了一個問題:當主線段阻抗不是50歐姆,而是偏離到60~65 歐姆,這樣對信號來說到底有什么危害呢?很多網(wǎng)友都給出了自己的答案,這些答案分別從不同的角度對阻抗變高對信號的影響做出了分析。很多情況下,我們只是定性的分析一下,知道阻抗偏高對信號不好,至于這種影響到底到什么程度恐怕也很難說清楚。下面就讓我們通過仿真實例來看看,阻抗偏高到60~65歐姆對信號到底有什么危害。

1、    從反射角度分析

一般情況下,板子上的DDR信號較多,且DDR信號傳輸速率也不低,我們就以DDR主控芯片為例來仿真驗證一下。首先搭建如下拓撲結(jié)構(gòu):


圖1

主控芯片是飛思卡爾的P1020,接收端選用的是美光DDR3顆粒。信號速率為800Mbps。中間傳輸線的阻抗分別取40,50,60,65歐姆,對比U1端接收到的波形,如圖2所示:


圖2

由圖2可知,在傳輸線阻抗為65歐姆的時候,信號波形的過沖很大,已經(jīng)超出了芯片的耐壓值,像這種情況,作為SI工程師就必須采取一定的措施了,通常是給通道加上端接電阻。那么在有串聯(lián)電阻端接的情況下,信號波形又是什么樣的呢?我們來驗證一下。

在圖1的拓撲結(jié)構(gòu)中加入串聯(lián)電阻,如下圖3所示:


圖3

與上面的例子一樣,掃描中間傳輸線阻抗,得到的波形如下圖4所示:


圖4

由圖4可知,和沒有加串阻時候的趨勢一樣,傳輸線阻抗較高時,信號的過沖大一些。在添加串聯(lián)電阻之后,信號的過沖被降了下來,可見串阻的作用是很明顯的。

加串阻只是其中的一種改善措施,像DDR地址信號一般會加上拉電阻,加上上拉電阻后又會怎樣呢?還是來仿真一下,拓撲結(jié)構(gòu)如下圖5所示:


圖5

同樣,掃描中間一段傳輸線阻抗,波形如下圖6:


圖6

由圖6可知,在有上拉電阻的時候,主線段阻抗變化對波形的影響也是較小的。

數(shù)據(jù)信號一般都有終端ODT端接電阻,我們再來看一下在打開ODT狀態(tài)下,信號線阻抗變化對信號的影響。信號速率為1.6Gbps,接收端使用60歐姆ODT(其實從反射的原理中,我們可以知道ODT取值的大小會影響反射的幅值,這里我們主要比較主線段阻抗變化對信號質(zhì)量的影響,所以接收端選取了一個固定的ODT阻值)。

仿真波形如下圖7所示:


圖7

由上圖7可知,在打開ODT情況下,過沖很小,且四種阻抗對應(yīng)的波形差異很小,這樣主線段阻抗偏離對信號的影響幾乎可以忽略了。

上面仿真實例簡單分析了傳輸通道的四種情況,當然現(xiàn)實的拓撲結(jié)構(gòu)可能要比這個復(fù)雜一些,但是上面的這四種情況也是能夠說明一些問題的,相信網(wǎng)友們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些規(guī)律。

由于篇幅限制,從其它角度分析阻抗偏高對信號帶來的影響將在下篇文章中呈現(xiàn),敬請期待…

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