如何计算传输线之间的延时差/偏移

编者注：在电路设计中时序是非常重要的，时序也是信号完整性研究的主要内容之一。较大的延时差/偏移（Skew）会直接导致电路时序不满足要求，从而导致产品设计失败。要控制好skew首先就需要学会如何获取skew，本文将介绍了两种方式供大家参考。

在2018年的时候给大家分享过一篇文章，介绍的是传输线的物理等长并代表在时序上就是相等的。这篇文章得到了大量工程师的一致好评。关于一些基本的概念，大家可以参考下文：

90%的工程师都没意识到的高速电路设计问题：等长绕线的影响

最近又有工程师在问：虽然我知道它们不等长了，但是我们如何计算这些skew呢？

在前文中有介绍过，在有的PCB设计工具中是直接可以查看传输线的延时以及延时差（skew）的，有兴趣的工程师可以去研究下。本文主要给大家分享下不使用PCB设计工具，如何计算传输之间的延时差。因为并不是每一个设计都是PCB，有的是连接器、有的是线缆或者芯片封装产品等等。

 

不管是PCB、芯片封装，还是连接器、线缆，在分析时都会提取其S参数。我们经常讲到，S参数能完整的表征无源器件的特性，其中也就包含了我们要介绍的延时差（skew），那这样就可以从S参数中获取得到传输线之间的延时差（Skew）。

下面介绍两种测量或者计算方式，一种是通过PLTS直接测量；一种是使用ADS仿真获取。

 

首先来介绍PLTS的测量方式。

把获取到的S参数导入到PLTS中，如下图所示：

导入的S参数如下图所示：

选择T21，双击之后，再选择T43，双击之后，如下图所示：

在图示中单击鼠标右键，选择Measure-->Skew

在弹出的对话框中勾选Skew Measurement ON，就会立即显示出延时差（Skew），为20.02ps。

这个方式非常简单。第二种方式就在ADS中搭建一个原理图进行仿真，然后测量出来。仿真的原理图如下图所示，使用的时域仿真器Transient。

S参数与在PLTS中使用的S参数是一致的。在S参数输出端添加上网络名v1和v2。

在数据显示窗口中获得如下图所示的波形曲线：

然后分别给v1和v2波形曲线添加Marker，这个要注意的是，幅值为波形总幅值的一半即中间点上，如下图所示：

显然，这时可以读取m2和m1之间的差值为20ps，即延时差（Skew）为20ps。这与PLTS值是一致的（相差0.02ps主要是由于软件在读取值的时候有误差）。

也可以直接读取m1和m2的差值，方式如下：

单击Ok按钮之后，即可读取延时差值（Skew）：

这样就非常方便的读取了传输线延时差了。在日常设计中大家一定要注意传输线延时差（Skew）所带来的影响，因为skew不仅仅会带来信号完整性的问题，也会导致EMI辐射的问题。在这前面的文章中介绍玻纤效应的时候就有介绍过。

有兴趣的也可以参照下文：

简述玻纤效应的影响、仿真以及解决方法

其实获得skew的方式非常多，比如也可以直接通过网络分析仪或者采样示波器测量出来。如下图所示为网络分析仪（E5071C）中测试得到的Skew：

对于不同的产品设计，要解决skew的方式是不一样的，有的通过绕线即可解决，比如PCB；有的则需要改变设计的结构，比如连接器设计。总之，当发现skew比较大时，想尽一切办法去减小skew，这样才能保证产品没问题。

以上内容仅供大家参考，如果大家有更加方便的方式也可以分享给大家。

　　审核编辑：汤梓红