信號(hào)在PCB走線中傳輸時(shí)延

　　3.3串?dāng)_對(duì)信號(hào)時(shí)延的影響。

　　PCB板上線與線的間距很近，走線上的信號(hào)可以通過(guò)空間耦合到其相鄰的一些傳輸線上去，這個(gè)過(guò)程就叫串?dāng)_。串?dāng)_不僅可以影響到受害線上的電壓幅值，同時(shí)還會(huì)影響到受害線上信號(hào)的傳輸時(shí)延。

　　圖7串?dāng)_拓?fù)鋱D

　　如圖7串?dāng)_拓?fù)鋱D所示，假設(shè)有3根相互耦合的傳輸線，中間的一根線(圖8中D1)為受害線，兩邊的線(圖8中D0

　　1，假設(shè)兩邊的攻擊線中沒有信號(hào)，即不存在串?dāng)_，此種情況作為參考基準(zhǔn)線(Reference);2，假設(shè)攻擊線和受害線切換狀態(tài)一致，此種情況為偶模(Even Mode)

　　3，假設(shè)攻擊線和受害線切換狀態(tài)相反，此種情況為奇模(Odd Mode)

　　圖8串?dāng)_仿真中激勵(lì)

　　奇偶模式空間電磁場(chǎng)分布(如圖9)

　　圖9奇模電磁場(chǎng)分布圖10偶模電磁場(chǎng)分布

　　仿真結(jié)果如下圖11所示，其中藍(lán)色為第一種激勵(lì)所對(duì)應(yīng)的參考基準(zhǔn)線，其周圍沒有其它信號(hào)線的影響;紅色線為第二種激勵(lì)所對(duì)應(yīng)的接收端波形;綠色為第三中情況所對(duì)應(yīng)的接收端波形。綠色波形最早到達(dá)接收端，而紅色的波形最后到達(dá)接收端，是由于奇模的傳輸速度比偶模塊。

　　圖11串?dāng)_仿真結(jié)果

　　從上面的仿真結(jié)果可以看出信號(hào)線周圍的攻擊線會(huì)對(duì)信號(hào)線的傳輸時(shí)延到來(lái)影響，如果設(shè)計(jì)處理不當(dāng)，導(dǎo)致傳輸時(shí)延偏差較大最終會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。在設(shè)計(jì)的時(shí)候要盡量減小這種影響，可以從以下幾點(diǎn)考慮：

　　1，拉大線間距。線間距越大，相鄰走線間的影響就越小，走線間距盡量滿足3W原則。

　　2，使耦合長(zhǎng)度盡量短。相鄰傳輸線平行走線長(zhǎng)度越長(zhǎng)串?dāng)_越大，走線時(shí)候盡量減小相鄰線平行走線長(zhǎng)度;對(duì)于相鄰層走線盡量采用相鄰層垂直走線。

　　3，走線盡量走在帶狀線。微帶線的串?dāng)_相對(duì)帶狀線較大，帶狀線走線可以減小串?dāng)_的影響。

　　4，保持完整回流平面，避免跨分割，走線和參考面盡量緊耦合。

　　3.4繞線方式對(duì)信號(hào)時(shí)延的影響

　　在PCB設(shè)計(jì)時(shí)候，有些設(shè)計(jì)人員為了滿足等長(zhǎng)要求會(huì)對(duì)走線進(jìn)行繞線，很少有設(shè)計(jì)人員會(huì)考慮到不恰當(dāng)?shù)睦@線也會(huì)影響傳輸線時(shí)延。為了驗(yàn)證繞線對(duì)傳輸線時(shí)延的影響，我們公司信號(hào)完整性團(tuán)隊(duì)(SI組)設(shè)計(jì)出測(cè)試板進(jìn)行實(shí)測(cè)。如下圖12所示，蛇形繞線和參考直線走在相同的走線層，兩者線寬線間距以及物理長(zhǎng)度完全相同，蛇形繞線的局部放大圖如下圖13所示。

　　圖12蛇形繞線和參考走線

　　圖13蛇形繞線局部放大圖

　　實(shí)測(cè)結(jié)果如下圖13所示，其中紅色線為參考走線，藍(lán)色的線為蛇形繞線的走線，從結(jié)果可以看出，蛇形繞線的信號(hào)傳輸速度會(huì)比直線參考線的速度要快，兩者相差了13.89ps.這是由于蛇形繞線靠的太近，平行的耦合長(zhǎng)度太長(zhǎng)，信號(hào)在蛇形繞線上的自耦合導(dǎo)致信號(hào)傳播速度較快。

　　圖13實(shí)測(cè)結(jié)果

　　通過(guò)3D電磁場(chǎng)仿真軟件也可以看出這種蛇形繞線和直線間傳輸速度不同，如下圖14所示：兩種不同的繞線是物理等長(zhǎng)的，可以看出下面一種繞線方式由于繞線靠的較緊，而且平行耦合長(zhǎng)度也長(zhǎng)，可以看出下面一種繞線方式信號(hào)傳輸?shù)臅?huì)快一點(diǎn)

　　圖14仿真結(jié)果