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作者：一博科技高速先生成員 黃剛 從上篇文章的仿真結(jié)果來(lái)看，一對(duì)差分線的確是可以通過(guò)互為回流的方式來(lái)很好的控制到阻抗，那么為什么所有設(shè)計(jì)規(guī)則中，甚至從我們的認(rèn)知中都覺(jué)得需要有一個(gè)參考地才能是完整的差分線傳輸結(jié)構(gòu)呢？對(duì)于很多工程師來(lái)說(shuō)，他們可能都說(shuō)不出具體的原因，但是地這個(gè)概念已經(jīng)深入他們的心里去了，那么今天，高速先生就希望給你們都講個(gè)明白哈！ 首先我們還是先拿上篇文章建立的模型繼續(xù)展開來(lái)說(shuō)哈，為什么沒(méi)有地也能控制到阻抗，理論和公式告訴我們，阻抗和參考平面的距離成正比，同時(shí)也知道，如果與參考平面的距離（下圖的H參數(shù)）太近的話，同樣情況下阻抗是低的，因此我們先驗(yàn)證下，如果參考平面從比較近到慢慢變遠(yuǎn)的過(guò)程中，差分線的阻抗到底會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)怎么樣的變化。 果然，我們掃描H這個(gè)參數(shù)，會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著H的增大，阻抗的確慢慢增加，但是同時(shí)也需要注意到最重要的一點(diǎn)，就是當(dāng)H增大到一定的數(shù)值后，阻抗增加的幅度就變得很小了。。。 因此，如果H再增加的，就很接近上篇文章沒(méi)有地的100歐姆了，當(dāng)然由于本文的這個(gè)模型還增加了一對(duì)旁邊的走線，gap為3W，因此也會(huì)受到一丟丟旁邊走線的影響，阻抗也會(huì)略低。至于，為什么本文要增加旁邊的一對(duì)走線，后面你們就知道啦！ 我們知道，如果是單端信號(hào)的話，它必須要有回流路徑，也就是我們通俗說(shuō)的參考平面才能控制到阻抗，保證信號(hào)的傳輸，差分信號(hào)就是可以互為回流路徑，才能控制阻抗和往前傳輸。對(duì)于單端信號(hào)而言，它只會(huì)有對(duì)“地”的阻抗，但是作為差分線，它就存在差分阻抗和共模阻抗兩個(gè)形式，所謂差分阻抗就是我們平時(shí)說(shuō)的差分線的阻抗，就是差分線P和N作為差模傳輸情況下的阻抗，但是差分線還有共模阻抗一說(shuō)，也就是差分線P和N各自對(duì)“地”的阻抗，用于傳輸差分對(duì)的同模信號(hào)。正常來(lái)說(shuō)，理想的差分線是不存在同模信號(hào)的，但是只是在理想情況下而已，在非理想情況下或多或少都會(huì)產(chǎn)生同模信號(hào)，因此共模信號(hào)就會(huì)隨著差分對(duì)一起傳輸和串?dāng)_到其他信號(hào)上去。 說(shuō)了那么多理論，到底沒(méi)有地會(huì)存在什么具體的風(fēng)險(xiǎn)嗎？我們還是以上面的模型繼續(xù)往下分析哈。除了差分對(duì)的差模阻抗外，我們隨便看看它的共模阻抗，正常按照100歐姆的差分阻抗控制的話，理想的共模阻抗為25歐姆（也就是單端50歐姆的對(duì)地并聯(lián)阻抗），通過(guò)下圖能看到，隨著參考平面的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，共模阻抗增加得非常明顯，而且更重要的一點(diǎn)是，40mil這樣看起來(lái)已經(jīng)比較遠(yuǎn)的地距離和沒(méi)有地的情況下，共模阻抗還不是一個(gè)很接近的量級(jí)，相差還是比較大的。 那問(wèn)題來(lái)了，共模阻抗增大有什么影響嗎？這就是我們的模型為什么建了2對(duì)差分線的原因了。可以看到，還是隨著地平面距離的增加，這個(gè)兩對(duì)線之間的共模串?dāng)_變得非常的嚴(yán)重。這才是沒(méi)有地平面時(shí)產(chǎn)生的最大問(wèn)題點(diǎn)，共模阻抗增加之后，反射變得嚴(yán)重，另外由于沒(méi)有地平面的包裹，共模的能量就很輕易的往四周擴(kuò)散，因此串?dāng)_會(huì)急劇的增加。 總結(jié)一下哈，首先在沒(méi)有地平面的情況下，差分線的差模阻抗的確是可以通過(guò)差分線之間的回流來(lái)控制到，但是差分線會(huì)存在著共模阻抗這一個(gè)形式，共模阻抗是需要地平面來(lái)控制的，在理想情況下的確差分線是不存在共模阻抗的，但是在非理想情況下一旦產(chǎn)生了共模分量，它就是能很輕易的往板上的其他信號(hào)甚至往空間去擴(kuò)散，形成對(duì)其他信號(hào)的嚴(yán)重串?dāng)_和EMI輻射，是一個(gè)不少粉絲可能沒(méi)有去關(guān)注的參數(shù)。因此隨著速率的提高，地平面基本上也是差分線不可或缺的組成哈，不要輕易的嘗試這種特殊設(shè)計(jì)。 問(wèn)題來(lái)了 大家可以思考下，到底差分線在什么情況下會(huì)產(chǎn)生同模信號(hào)來(lái)干擾到別人呢？ |
