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作者：袁波（微信公眾號：高速先生） 緊接著上期文章的話題，為什么在沒有端接措施的情況下，主線段阻抗較高會導(dǎo)致過沖很厲害呢？大家應(yīng)該都知道，過沖厲害的原因肯定是信號反射比較厲害，造成信號反射的原因無非就是阻抗不匹配了。上期的仿真實例中，造成反射比較厲害的原因就是驅(qū)動器的輸出阻抗和與之相連的傳輸線阻抗不匹配。高速先生帶大家來掃描一下驅(qū)動器的輸出阻抗，搭建如下拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)： 
圖1 驅(qū)動模型和上期選用的一樣，這次我們在驅(qū)動端加載一個上升沿，掃描中間一段傳輸線，得到的波形如下圖2所示：
圖2 由上圖2知，當(dāng)傳輸線阻抗取35歐姆的時候，電壓幅值一開始就達到1.5V左右，反射很小，說明此時傳輸線的阻抗與驅(qū)動器的輸出阻抗是近似匹配的。當(dāng)我們的主線段阻抗偏高到60至65歐姆時，幾乎與驅(qū)動器的輸出阻抗相差一倍，阻抗匹配相差這么多，信號的反射比較嚴(yán)重也就不足為怪了。 2、 從損耗角度分析 在PCB的疊層確定之后，我們控阻抗的主要手段就是調(diào)節(jié)線寬了。布線時，有時往往會出現(xiàn)布線空間不足的問題，很多工程師會選擇走細(xì)線。走細(xì)線會使得阻抗偏高，且生產(chǎn)制造難度加大，我想很少有工程師從損耗的角度考慮走細(xì)線對信號的影響吧，下面我們就來分析一下，線寬變窄對信號的損耗到底有什么影響。 我們分別看看微帶線和帶狀線在線寬變細(xì)的情況下，損耗的情況。疊層如下：
圖3 我們還是研究阻抗是40,50,60,65歐姆的時候傳輸線所對應(yīng)的損耗差異。在以上疊層下，這四種阻抗下，微帶線對應(yīng)的線寬分別是9.5mil，6.2mil，4mil，3.2mil。 在端口阻抗都是50歐姆的條件下，掃描這四種線寬所對應(yīng)傳輸線在線長為5inch條件下的S參數(shù)。得到傳輸線的插損與回?fù)p如下圖4所示：
圖4 圖3所對應(yīng)的疊層下，阻抗是40,50,60,65歐姆的時候，帶狀線所對應(yīng)的線寬分別是10mil，7mil，4.5mil，3.4mil。同樣，我們默認(rèn)傳輸線端口阻抗是50歐姆，掃描通道S參數(shù)，得到的插損與回?fù)p曲線分別如圖5示：
圖5 和我們預(yù)想的一樣，四種線寬對應(yīng)插損和回?fù)p都是有差異的，線寬越細(xì)，對應(yīng)的插損越小，回?fù)p越大。插損反映的是傳輸?shù)浇K端能量與總輸入能量之比，回?fù)p反映的是反射能量和輸入能量之比，那么，導(dǎo)致能量沒有被完全傳輸過去的原因，是因為能量被反射到源端，還是能量被通道消耗掉了呢？ 原來，上圖中的S參數(shù)在掃描的時候都做了端口歸一化處理，就是在掃描的時候默認(rèn)端口阻抗都是50歐姆，現(xiàn)在我們掃描的時候改變一下端口的阻抗，使其與被掃描傳輸線阻抗一致，我們再來看看通道插損與回?fù)p的情況，微帶線損耗如下圖6示：
圖6 帶狀線在端口阻抗與傳輸線阻抗一致的時候，插損與回?fù)p曲線如下圖7示：
圖7 由上圖可知，在端口阻抗匹配的情況下，通道的插損與回?fù)p曲線差異沒有那么大。對于插損來說，帶狀線與我們想象的一樣，線寬越細(xì)，損耗越大，但是微帶線就沒有那么明顯。作者認(rèn)為出現(xiàn)這一現(xiàn)象也是正常的，因為傳輸線損耗是導(dǎo)體損耗與介質(zhì)損耗的綜合作用，一般情況下是介質(zhì)損耗占主導(dǎo)作用。微帶線和帶狀線結(jié)構(gòu)不一樣，帶狀線電磁場分布在兩個參考層之間，相對較穩(wěn)定。微帶線電磁場有部分分布在空氣中，電磁場分布與導(dǎo)體形狀也有一定關(guān)系，情況比較復(fù)雜，由于篇幅關(guān)系，這里就不再做深入的分析。 本文簡單分析了線寬發(fā)生變化時，傳輸線的損耗情況，可以發(fā)現(xiàn)：線寬變化對阻抗的影響比對損耗的影響要大得多，我們應(yīng)重點關(guān)注阻抗不匹配對信號所帶來的損害，至于損耗，一般在傳輸通道很長，速率很高的串行通道中才考慮。解決信號的損耗問題，我們的著眼點也通常在使用DF值更小的板材。 文章沒有結(jié)束，篇幅關(guān)系，敬請期待下期內(nèi)容… |
