在查看差分阻抗以及偶數(shù)或共模之后,我們現(xiàn)在深入研究差分對(duì)的物理參數(shù)。
我們將討論:
線路電感和電容
案例1:奇數(shù)模式
案例2:偶數(shù)模式
單端阻抗
兩個(gè)串?dāng)_相關(guān)參數(shù)
差分對(duì)的詳細(xì)分析線電感和電容的分析
使用以下電路模型對(duì)無(wú)損單端傳輸線進(jìn)行分析,得到無(wú)窮小的長(zhǎng)度'delta x':
這里,'L'和'C'分別是線路每單位長(zhǎng)度的電感和電容。經(jīng)過(guò)分析,我們得出一條點(diǎn)的線的特征(或瞬時(shí))阻抗由下式給出:
傳播延遲'Pd '給出了:
我們現(xiàn)在可以將上述模型和結(jié)果應(yīng)用于差分對(duì)線路的電感和電容分析參與其中。我們假設(shè)這樣的線條使得導(dǎo)體電阻('R'')和介電電導(dǎo)('G'')可以忽略阻抗和傳播延遲的目的。這將是感興趣的實(shí)際頻率的情況。
下圖給出了差分對(duì)線的無(wú)限小長(zhǎng)度的電路模型:
這里'L0'和'C0'分別取決于每單位長(zhǎng)度每條線的電感和電容。 'Lm'是第1行和第2行之間每單位長(zhǎng)度的互感。'Cm'是第1行和第2行之間每單位長(zhǎng)度的電容。
情況1:奇數(shù)模式(純差分信號(hào))
這里'V2 = -V1'和'I2 = -I1'。因此,沒(méi)有電流在返回路徑中流動(dòng)。 'Cm delta x'可以被認(rèn)為是兩個(gè)電容器,每個(gè)電容器的值為“2Cm delta x”,其中心點(diǎn)為零電位。 (這是因?yàn)閮蓚€(gè)相等電容之間的電位分壓。)因此,奇數(shù)模式下的等效電路變?yōu)椋?/p>
讓我們來(lái)看看線路1(第2行情況完全相似)。
第1行的感應(yīng)電壓由兩部分組成。一個(gè)歸因于'I',流過(guò)'L0 delta x'。另一個(gè)是由于'I2 = -I1',流過(guò)'Lm delta x'。這些可以等效地表示為由于'I',流過(guò)'(L0-Lm)delta x'。因此,奇數(shù)模式中線1的每單位長(zhǎng)度的有效電感,由'Lodd'表示,將由下式給出:
有效電容在第1行和零電位線之間是'(C0 + 2Cm)delta x'。因此,每單位長(zhǎng)度的奇模線電容是:
根據(jù)定義,類似于在單端線的情況下得到的結(jié)果,奇模特征阻抗由下式給出:
奇模信號(hào)的每單位長(zhǎng)度傳播延遲由下式給出:
這是純單位信號(hào)差分部分的單位長(zhǎng)度傳播延遲。此處還要記住的是,奇數(shù)模式或純差分信號(hào)的電磁波主要存在于兩條線之間的空間內(nèi)和周圍。并且它們受參考或地平面的影響相對(duì)較小。
情況2:偶模式(純共模信號(hào))
在這種情況下,'V2 = V1'并且由于該對(duì)中的兩行是相同的,'I1 = I2'。由于'V1 = V2',兩條線之間的電容'Cm'對(duì)兩條線中的電流沒(méi)有影響。因此可以忽略它,導(dǎo)致以下等效電路:
讓我們看一下第1行(第2行的情況相同)。
第1行的感應(yīng)電壓將由'I1'貢獻(xiàn),流入'L0 delta x'。并且通過(guò)'I2 = I1'',流入'Lm delta x'。這相當(dāng)于說(shuō)'I1'流過(guò)'(L0 + Lm)delta x'。因此,偶數(shù)模式下任一行的每單位長(zhǎng)度的有效電感將為:
均勻模式下任一行的每單位長(zhǎng)度有效電容將是:
因此,任一行的偶模阻抗將由下式給出:
偶模信號(hào)的每單位長(zhǎng)度的傳播延遲由下式給出:
等式(13c)和(14c)清楚地表明' Zeven'比'Zodd'更重要。從理論上講,還知道'Lm'小于'L0','Cm'小于'C0'。
'Zse ','Zm'和'K'用'L0','C0','Lm','Cm'
使用等式(12),(13)和(14) ),我們有:
關(guān)于'Zse'的一些詞
'Zse'是存在兩條線的任一條中的單端阻抗另一條線。當(dāng)沒(méi)有第二條線時(shí),它與單條線的單端阻抗不完全相同。第二條線的存在稍微降低了阻抗。兩條線越耦合(或越接近),'Zse'將變得更少。
重要的是要注意,如果兩條線之間的耦合是'Zse',則變化不大。不高。或者,如果我們可以使兩條線之間的間隔大于信號(hào)層和最近的地面/參考平面之間的導(dǎo)體寬度或介電高度的最大值。
。如果間隔大于信號(hào)層和最近參考平面之間的介電高度,則“Zse”相對(duì)相同。
此外,'Zse'不接近'L0/C0'但更接近'L0/(C0 + Cm)'。乍一看似乎令人驚訝,但情況確實(shí)如此。
定義一些新術(shù)語(yǔ)并不合適:
'KL'和'KC'可以分別稱為電感和電容耦合系數(shù)。使用這些,我們可以將等式(15)寫成:
自'KL'和'KC'小于1,并且對(duì)于大多數(shù)實(shí)際案例將明顯小于1,我們只能保留一階項(xiàng),以便:
如果我們將方程(18a)與(8a)和(18b)與(10a)進(jìn)行比較,很容易得出結(jié)論:
并且:
值得一提的是,在大多數(shù)帶狀線差分對(duì)的實(shí)際情況中,歸納如果信號(hào)層上方和下方的PCB材料的介電常數(shù)幾乎相等,則耦合系數(shù)'KL'和電容耦合系數(shù)'KC'幾乎相等。
兩個(gè)串?dāng)_相關(guān)參數(shù)
在這里,我們還要定義另外兩個(gè)參數(shù),NEXT和FEXT:
NEXT被稱為最近的串?dāng)_系數(shù)。 FEXT稱為遠(yuǎn)端串?dāng)_系數(shù)。這些參數(shù)在串?dāng)_分析中是重要的,當(dāng)兩條附近的線路中,一條是主信號(hào)線而另一條線是安靜的線路,我們希望在該線路上確定由于主線路上的信號(hào)電壓而引起的串?dāng)_電壓。我們將在下一篇關(guān)于串?dāng)_分析的文章中詳細(xì)闡述這一點(diǎn)。
-
pcb
+關(guān)注
關(guān)注
4338文章
23298瀏覽量
403967 -
線路板
+關(guān)注
關(guān)注
23文章
1230瀏覽量
47789 -
華強(qiáng)pcb線路板打樣
+關(guān)注
關(guān)注
5文章
14629瀏覽量
43576 -
華秋DFM
+關(guān)注
關(guān)注
20文章
3497瀏覽量
5059
發(fā)布評(píng)論請(qǐng)先 登錄
相關(guān)推薦
PCB制板廠加工問(wèn)題很大啊,高速PCB傳輸線阻抗一直往上跑
PCB Layout中的三種走線策略
傳輸線特征阻抗是設(shè)計(jì)中最重要的因素
差分信號(hào)線的選擇與處理
差分信號(hào)傳輸中的噪聲抑制
PCB設(shè)計(jì)中的Stub天線對(duì)信號(hào)傳輸的影響

差分信號(hào)的阻抗匹配

評(píng)論