【探讨】带状线的参考平面被分割以后对于阻抗的影响

niuwa

对于一根带状线，如果其中的一个参考平面不是完整的平面且该带状线跨分割线，那么该跨分割的情形对阻抗有没有影响？如果有，那么影响程度有多大？因为我们在进行阻抗控制，用软件算线宽及线间距的时候并没有考虑分割线的影响。
* O8 K* G. l2 E( b# ^, j

niuwa

英文的都写好了，准备问SI-list上的一些大牛们，但又怕自己对阻抗的认知不够深刻，邮件发出去会被笑话，现在这里问下了。。

shark4685

- X& k! U9 g+ W/ p- ^
跨分割影响从大的来说分为2个方面:

" q& _7 P* m/ U  e; U1.信号完整性和电源完整性方面的影响
$ l# w9 }, g! [( @   如你所说,会造成阻抗不连续,会产生反射,造成信号质量的问题.
2 f. [# q; g9 r1 F

  跨了分割还会,产生很多个谐振点,特别是在某个频点,如果信号的频率和
平面谐振,将会带来很大的电源完整性问题

/ O- ^/ K+ ?3 N1 N+ j

6 F7 D, ~+ [8 T- q5 ]) @3 d+ w2.emc方面的影响
  跨分割造成回流路径断裂,会在平面上形成电流环,导致EMI的辐射问题.
+ X! x2 s4 [) m+ I; X& X6 F! e

shark4685

所以我们一般能不跨分割,那就尽量不要跨分割!

niuwa

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$ `* M2 v. b' b# H, l7 h
2 X( r' \  D+ F你没明白我的意思，不跨分割的道理都懂，而且我所的那种情况并不是你所说的那种跨分割。
/ h6 V- X8 s' Y/ K% ?
7 C+ h% V; J' N8 Y( i; G7 H+ j我的意思是，其中一个平面被跨分割对于带状线的阻抗影响。所谓带状线，那必定有2个参考平面，其中的一个平面被跨分割了，但它还有一个完整的平面作为回流路径，我认为这种情况不能算作跨分割吧。我只是就这种单边的跨分割问问阻抗与2边都是完整的有什么区别。
: R  t7 ^1 q& n9 ~0 g

shark4685

" `/ R3 \5 v; _7 C0 \9 T上面的图就是验证的带状线的!如你所说:2个参考平面,一个完整,一个跨分割,而且这个分割,还分了是否是同一个网络!
3 n, T" W, y5 @; w5 `写出结论前没说清楚,不好意思!


1 p' b: V' J1 l. K

旅客

6 L1 S  a9 b8 S我觉得还看具体情况，如果信号线到非完整平面的间距大于（最好远大于）完整平面的间距，那跨分割的对阻抗的影响就小很多。

niuwa

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8 s# X8 T+ U; z4 D
6 P0 N- |; @* o' S嗯，感谢shark4685版主的热心解释和仿真支持，赞！


现就你的仿真结果做一点我的分析：
/ C2 w$ J! ]+ T1 K+ L1.衰减：
        直到3.6GHz才到-1db（个别谐振极点先忽略），到8GHz才会衰减到-3db，图中可以看到两边都分割且没有电阻的谐振极点很明显，有一个频点是在1G以下的，单板信号的频谱只要到了这个地方就一定会有问题

4 s" V1 Z# Q7 F* r/ ^9 ]2.单边分割与无分隔的区别：
% D# ]- j2 T$ O; ~2 n        可以看到两个图中的区别都不是很明显，上面一个时域中的图的振铃很明显的是两边都分割的，而其余两个波形都很接近很平坦。然后频域中的S参数，我的理解是对比绿线和蓝线，区别也不是很大。
1 c' m0 C7 S: \' N% k9 X
3.我的结论，从信号质量上看，单边跨分割的影响因该是比较小的，在1GHz以下应该说是几乎一样的。（如果你的仿真是可以足够信赖的话）

niuwa

8 o# d) ~5 b9 J+ U& Y
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嗯，这个知道，信号的阻抗参考和回流都是优先选取最短路径。我发这篇帖子的目的就是要探讨：在两个参考平面与带状线间距差不多的情况下，单边分割到底有多大的影响。
" V7 I0 x. Y3 N
因为这几天没什么大的设计，将之前做的一块大板打开随便看看，共16层，几乎没有哪个层的信号做到了带状线两边都是完整平面的，又都是有阻抗要求的信号线，故有点疑问。
, x1 W9 m1 m: z, V& T* b

shark4685

5 `8 S# w8 t" u
8 `" F( O3 d5 E  [0 W9 J也是巧合,恰好这段时间也在研究跨分割,本想得到一个很好的(跨分割严重影响信号质量)答案,
# c( F8 D! y( V* F' N# z) B  S但实际上跨分割(少于2个,且有另外个参考平面)对信号得影响并没有我们想象得那么大,特别不是在特别高速的情况下.
$ a3 g4 `" p% O" H  P8 w( u6 N/ Z最大的影响估计是在PI跟EMC方面.可能让设计者不能接受.

继续分享下完全跨分割(没有另外的参考层),我们得到得结果:
# D& N/ {; y& R1 L1 a

! J2 Q4 g' x: h5 F+ B2 Z
' c: L/ O' r" v8 T' j. y6 g3 T$ P  X' f
5 Y$ [9 g+ U1 g) n+ i6 R- G& F2 Q
    平面完全隔开后输出波形没有直流电位，即相当传输线中串联AC耦合电容的效果
      这个可能我们平时得设计要特别注意.

袁荣盛

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8 p+ D1 b' F  r5 x+ A哥们，你口误说反了...

lijun_0605

请问一下 版主主是不是用 SIMAVE做的参数提取？  那时域分析是用的那个软件？
8 F4 m. w$ U7 F& e. t- s; W* m) O7 V7 M对于楼主的这句话 有一点不解
平面完全隔开后输出波形没有直流电位，即相当传输线中串联AC耦合电容的效果
平面完全隔开：是指的 PCB上的全部平面吗  还是只是相邻的？
另外，如果版主真是用的SIWAVE提取的 S参数，之后再做时域仿真的话
那么 这种情况下用SIWAVE提取的这个 参数就是不准确的 版主是用的HFSS
还请楼主指教！！

旅客

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6 X0 w( U& a2 J4 Q2 l! r
/ j* `" ]) m+ z, y7 T改过来了，多谢提醒.

icy88

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1 u$ |6 Y/ y# a& i5 M
请问为什么siwave在这种情况下提的S参数不准确呢？
! v2 H( }$ K; G9 V1 }

shark4685

时域分析工具是Hspice,选取了一个谐振点的频率,模拟最坏的情况..
3 u4 [: ?/ i! i* Q* k$ w7 j4 a$ V平面层隔开是指上下两个平面同时跨割断分割...这种情况在设计中比较少见...