分享跨分割设计对高速电路信号的影响

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在高速电路中经常会遇到跨分割设计,在2017年的时候也写过一篇跨分割设计的文章。

今天给大家分享一篇跨分割设计对信号的影响。

信号

随着高速电路的信号速率也越来越高,那么在高速电路设计中是否也需要进行渐变线的设计呢?为了验证这个问题,特意在ADS中设计了如下原理图(为了说明问题的严重性,把信号的速率设置为25Gbps)。

信号

仿真得到的结果如下图所示:

信号

眼图的宽度和高度分别为39.6ps和860mV。再通过无源链路的仿真,获得其S参数的结果。其无源链路的原理图为:

信号

其插入损耗和回波损耗的结果如下图所示:

信号

为了表示其跨分割,加了一段新的传输线,修改了传输线到参考层的距离,修改后的原理图如下所示:        

信号

结果如下图所示:

信号

从上图的结果可以看出,在信号线只有10mil跨分割设计时,在25Gbps时,噪声和抖动都有增加。同样,仿真其无源链路的结果如下所示(蓝色的为跨分割设计的结果):

信号

插入损耗的结果在25GHz之前几乎没什么差异,但是回波损耗的结果差异比较大。当然,由于跨分割的传输线比较短,其回波损耗也都在-20dB以下。

很显然,从上述的结果可以看到跨分割设计引起了实实在在的问题。如下是从通道有源仿真的角度,分别对不同跨分割的宽度仿真的结果对比:

信号

总长1inch的传输线,在25Gbps的信号速率下,只要有跨分割设计,其信号都会受到影响。当然,当速率比较低速时,跨分割设计的影响也会小一些。

对于跨分割设计其它的相关研究,比如所跨分割时,传输线到参考层的距离、信号的速率、传输线总的长度等等因素,也可以研究跨分割对阻抗、损耗、串扰等的影响。由于时间和篇幅的关系,我就不做过多的赘述。有兴趣的工程师可以继续往下研究,也可以与作者进行交流。

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