关于高速电路的信号回流的2个问题

snowwolfe

如果一对高速差分信号传输线（2.5G），经过过孔传输到另一信号层中。
" m6 E- f0 @( V6 ^- l两信号层的回流路径分别是两个地平面，但是没有在信号过孔旁边添加地过孔，因而造成了信号回流路径的不连续，问题如下：
% D1 ^8 k8 @3 j) J' d5 G. N1 如此会对信号眼图有什么影响？
! P8 v! \- Z' T3 f7 t9 Z2 可以用什么软件对该现象进行仿真？
& e1 k) I" X) J
希望能得到论坛朋友们的解答

+ s5 h0 j# E5 V* Y- W# Y[ 本帖最后由 snowwolfe 于 2008-7-24 09:44 编辑 ]

clk

libsuo 发表于 2008-7-24 17:47
我想你有个问题是没注意到的：
“差分信号经过过孔传输到了另一信号层中，那么回流路径也应该通过过孔选择 ...

正解，G过孔只是提供最短回流路径而已！

sj0121

学习了

Ivan_GONG

wuzl 发表于 2011-8-4 11:08
" J) |0 u5 y* ?9 l. J) n% k) d  i/ {回复 qiangqssong 的帖子

, ?! {% y& V5 K4 A你还是这个观点吗？“真差分信号，正net的回流主要在负net上？”“真差分驱动器 ...

6 e- p2 J; a2 ]0 l" o, H支持 ！

dzwinner

libsuo 发表于 2008-7-25 11:22
其实不管是对单一信号还是对于差分信号来说，始终要认识到电流回流选择最低阻抗路径，这个跟电源回流是一样 ...

很赞同你的观点！只是信号的回流总是会选择阻抗最低的路径的，而由于跨层的原因，这个低阻抗路径可能绕的比较远而不是信号线正上/下方,所以你的表述是不是有问题！

qiangqssong

刚看到了《信号完整性分析》书中第315页，图11.18上面的一段提示好像解释了我们争论的这个问题：
, b: d- _4 p% Q) R* L0 P) _+ I( D% ?# ^    当信号线与返回路径的平面间的距离大于等于信号边缘距离时，返回路径平面内电流相互重叠（如你上面所述），返回路径平面的存在对信号线的差分阻抗没有影响。此时对差分信号来说，一根信号线的返回电流完全可以看作由另一根信号线来传送。”
2 q3 I7 n$ G! `我说的在驱动器件内加大对回流地平面的隔离度实际上就是减弱地平面对信号回流的影响，与上面讲的效果应该是一致的，所以此时回流路径在差分线对间，看来这种假设的情况和上面的讲的我看来是一致的！！不知你是否认同？？

qiangqssong

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$ L$ Q0 [/ d6 F! w
RF IC内部有很多方法减小寄生参数的：
1、对于电磁场：可以采用屏蔽的方法；
# a4 {" z" L8 q8 Z; K' K5 n$ L2、还可以减小器件的寄生参数、加大信号走线间的距离；
3、采用谐振电路谐振时的高阻、高隔离状态等来进行抑制或隔离等；
+ k4 i- U7 d" y8 S  O: m8 l方法有很多种，虽然处理的信号不太一样，但我觉得也可以用在高速数字电路中。
在仿真的时候可以设置“隔离度”这样的参数吗？？如果可以设置的话，其实真可以仿真来看看的！！

wuzl

# U  n/ l* [' _8 {6 ]
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) C" e: \. Z. V" Q$ C5 x6 L) `$ K
我明确的告诉你，如果线间距space和层厚thickness可比拟时，参考平面上有电流，而且是主要成分，具体分布和书上11.6的图一致。即使是共面波导，两边的参考平面也有返回电流，除非差分线附近没有任何参考平面，或者参考平面特别远（此时参考平面上有电流，但是抵消了）
* G) J+ v+ A/ E: {
无论驱动器和接收器内部如何，PCB trace上的信号的特性是不变的，和终端的器件没有关系，你接真差分驱动器也好，接个接地短路线也罢，都没有关系，不过关系到反射而已。好比S参数的大小和相位，不会和接在端口的负载（不是端口阻抗）有关系。

  ^/ H; a% b  Y你还坚持在PCB trace上，真差分驱动器，你强调的高隔离度下，返回电流在负net上吗？

5 n4 h- C. m. F! ]/ J  T* ^) u即使是IC内部，你的信号和器件的地的高隔离度是如何做到的？
, V; }* S1 t/ f; n, M( S2 i我只能想到用shielding或者加大间距。那么RF chip的size恐怕就不会太小。
我见过很多手机和STB 的RF chip，我很好奇你用的什么RF chip，为什么要隔离，怎么隔离的。

qiangqssong

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; ]9 b( q: W3 i! z0 J" y6 n; v, q9 [
这个问题分两种情况来讨论：
9 Y; \9 }0 x3 w0 C一、与《信号完整性分析》书定义的情况一致：这种情况下地平面是主回流路，参考地平面肯定是有电流的，而且主要的回流电流是从地平面完成回流的；
二、我们前面讨论的这种情况：参考地平面可能有电流，但因为不太可能是主回流路径，所以只是极少或部分回流电流；因为此时紧耦合的另一根差分线的回流阻抗肯定比参考地平面的回流阻抗要小，所以大部分的的回流电流就走这个回流路径；
6 m0 ~( U; x5 ]0 S/ K2 _你会仿真，可以试着仿真一下，看看情况怎么样！！不知道是不是这样一种情况
: ^8 |) T# K! X$ f# r
9 U3 j1 |' t" J) n$ S0 r

wuzl

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7 u; R: S6 Z, _, |, k
那你认为信号走出驱动器后，进入接收器前，在PCB trace上，参考平面上有电流吗？即使是共面波导。

qiangqssong

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. t% a2 _9 n0 N. C4 n那个图你说的是对的，差分走线的上下面是没有地的，这块我从台湾人做的一份仿真资料中看到的，这就和书上讲、你说的都是统一起来的！！

qiangqssong

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4 H* D4 T5 Y8 H6 c
不对：
我说的这种情况是悬浮的真差分驱动器，再加上驱动器输出端等效地点与器件地有保证隔离度的条件下，一是这时参考地平面即使有信号回流路径也不是主回流路径，二是器件内部对这块有一定的隔离度。则在此种情况下信号主回流路径应该在紧耦合的差分线对之间，我是这个意思！！

wuzl

& C9 h$ [/ }4 O; p回复 qiangqssong 的帖子
  m2 P. H, Y" w% n/ ~5 R
我不认为我误解了你的意思，你认为，在你说的这种悬浮的真差分驱动器，当信号在PCB trace上传输的时候，也就是走出驱动器，还不到接收器的时候，参考平面上是没有回流的。 而且即使是在器件内部也是如此。对否？
1 y3 [5 n- }/ o7 X: p$ H
此外你的图看起来是共面波导，也就是差分trace的上下没有地，对吗？
* w+ _: L1 c) \- f7 B8 Z8 n

qiangqssong

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你还是没有明白我的意思：回流电流是感应出来的，而且在《信号完整性分析》这本书里讲的真差分信号的回流径也是以地平面来完成的，这些都是书上约定俗成的东西，不会有错的，呵呵！！这点完全同意，举双手同意，你讲的和书上原理是完全吻合的！！
我上面和你讨论的是那种驱动源端输出端中间等效地点不器件地，且在器件这块信号和器件地平面有一定隔离度的情况，这块和你回复的不一样，你仔细想想！！
3 |, ]* \# ?7 u: T0 E" q- G% w在我说的这种情况下，差分信号线间一定要紧耦合才行，当然你所指的松耦合也行主要应用在以地平面为主回流路径的情况下，这样松耦合也不是问题，也行的，因为主回流路径不在差分对间！！不然在2层板中，由于PCB板的表面和底层间距都在1mm以上，这样因为参考层隔得太远，形不成有效的最小回流路径（或即使形成也回流路径其路径长度也会增加不少）的情况下，高速数字信号线两边都要有伴随地，且还要打一些地孔来保证其性能，这块也是保证信号线和地平面回流路径紧耦合的（在同一层），如下图所示：

% w! v/ R) L. D% e7 ~, u1 _8 F, L
到后面你回复的和我讲的不是同一个问题！！呵呵

wuzl

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) w  F  u+ w& U' @: A- X# A* O/ V3 Y
呵呵，兄台可以继续保留你的观点。
return current指的不是等值的反向电流，而是感应出的电流，或者说是信号前沿区域内的感应电流，也许这也是分歧的所在。
所以真差分驱动器，不过是两个信号线，真差分保证它们各自的电流是等值反向的，可是每个信号的返回电流在参考平面上也是存在的。

7 _6 J5 G* Z5 }* @呵呵，谁说差分线一定要紧耦合的？你知道MIPI的串行总线就是要求松耦合的吗，它也是真差分驱动器。

退一万步说，真差分驱动器的情况下，你认为参考平面上有电流分布吗？如果有，那这个电流叫什么？
% p6 Q' {0 B8 t# O  p) M9 h如果你认为没有，我只能说兄台已经hang up。。。。
3 Q9 W. g' c3 C1 ?7 J9 T. O* p自行看chapter 11.6，那里有电流分布图。