前面說的都是無耦合,也就是理想情況。實(shí)際的情況,差分對(duì)是有耦合,簡單來說,耦合的產(chǎn)生就是相互之間的互容互感產(chǎn)生的。
那么有耦合的情況,說說兩個(gè)相關(guān)問題:
返回路徑問題
差分對(duì)其中一條線的返回路徑可不可以是另外一條線?這里分兩種情況:
信號(hào)線與平面之間的耦合大于兩條信號(hào)線相互之間的耦合,返回平面中的返回電流各自分布在兩條傳輸線下面。當(dāng)差分信號(hào)驅(qū)動(dòng)經(jīng)過這兩條傳輸線,每條傳輸線下的平面都有各自局部的電流分布,但在返回平面的電流分布不會(huì)出現(xiàn)重疊。
信號(hào)線與平面之間的耦合小于兩條信號(hào)線相互之間的耦合,返回路徑的電流分布會(huì)相互重疊,相當(dāng)于完全抵消掉,這時(shí)候可以把一條傳輸線看成另外一條傳輸線的返回路徑。這種情況常見的就是連接器的引腳,因?yàn)橄嗷ブg的耦合比較大。
最終,還是需要看產(chǎn)品設(shè)計(jì)的疊層,來對(duì)比差分對(duì)線與線之間耦合以及線與平面之間的耦合強(qiáng)弱。見文中開頭的圖片。
松緊耦合的問題
差分對(duì)松緊耦合的爭論就是緊耦合好還是松耦合好,這個(gè)問題可以從下面幾個(gè)方面來評(píng)估:
①損耗問題
介質(zhì)材料和厚度保持一致的情況下,線越寬,線間距越大,也就是說松耦合的線寬大于緊耦合。相關(guān)的疊層信息如下:
緊耦合的線寬比較細(xì),理論分析損耗會(huì)比較大。仿真得出的結(jié)果也是線寬越細(xì),損耗越大。
②串?dāng)_問題
從理論上來說,差分信號(hào)的最大的優(yōu)勢就是抗干擾性。
從仿真的數(shù)據(jù)來看,差分信號(hào)緊耦合的抗干擾能力會(huì)比松耦合好一點(diǎn),在輸入信號(hào)的幅值為1V ,傳輸線長度為1000 mil的條件下,近端串?dāng)_的差值為1mv,遠(yuǎn)端串?dāng)_的差值為6mv。
③反射問題
產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,在BO或者連接器區(qū)域,差分對(duì)沒辦法保持合適的線寬和線間距,那就是線間距沒辦法管控,造成差分信號(hào)變成單端信號(hào)。
以上面三個(gè)差分對(duì)的信息得出單端50ohm的阻抗線寬為5.4mil,上面的線寬為5mil,4.7mil,3.8mil。理論分析,線越細(xì),阻抗越大,反射越大。
仿真的結(jié)果,線間距最小的差分對(duì)反射最大,線間距最大的差分對(duì)反射最小。
總結(jié)
緊耦合的損耗比較大,反射的問題也比較嚴(yán)重,只是串?dāng)_能力相對(duì)好一些。那是不是我們就選擇松耦合來進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)?實(shí)際的情況是,隨著產(chǎn)品的小型高密度化,加上成本的管控,PCB板的大小也被嚴(yán)格控制,布線的空間被嚴(yán)重壓縮,更多選擇緊耦合來完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
還有一個(gè)常見的問題,就是線間距和線寬什么關(guān)系下,可以稱之為緊耦合。這個(gè)是沒有定量的數(shù)據(jù),有的資料是2W,有的給出的是1.5W,最終還是要更好地平衡相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)空間。
BTW,Pola評(píng)估阻抗的線寬W1和W2一般是有1mil差值,但這里做這樣的處理,是因?yàn)橄氚炎兞拷y(tǒng)一,關(guān)于這個(gè)差值是否對(duì)結(jié)論產(chǎn)生影響,如果有板廠或者對(duì)其熟悉的相關(guān)朋友,可以留言補(bǔ)充一下。也可以私信溝通,謝謝。
時(shí)間關(guān)系和能力問題,文字中會(huì)存在一些錯(cuò)誤的地方,請(qǐng)大家多多指正。感謝。