本帖最后由 criterion 于 2015-3-6 21:21 编辑 " W5 R' q" L, F, r
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分几点来讨论好了 1. ' e' l0 ~0 J3 A7 [5 K$ D- O; i' h
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由KCL可知 一个节点若有电流流出 肯定会有等量的电流流入
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* e0 l1 g" P5 m; Y$ G! A
所以任何讯号都会有回流电流，整体形成一个封闭回路，如下图 : 9 T# C5 U2 h( U% j5 [
' U) d% |9 v- ?: A+ }* `% i
2. 电流流经封闭回路的磁场，会构成磁通量， 其磁通量与电流的比值，便构成了电感，而电感又与感抗有关。 ; C& A# h( ?- u: T5 s9 L7 X$ D+ O' ?
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由上式可知，回路面积与感抗成正比，若回路面积越小，则感抗就越小。 而由下图可知，低频讯号的回流电流，会走最小电阻路径。 而高频讯号的回流电流，会走最小感抗路径， 6 W# [, n. M% m; D# ^# ~ R
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前述已知，回路面积越小，则感抗就越小， 亦即高频讯号的回流电流，会走可以构成最小回路面积的路径。 因此，如上图， 虽然高频讯号的回流路径，比低频讯号的回流路径来得长， 但整体构成的回路面积较小， 而由仿真结果也证实，当讯号为低频时，其回流电流只集中在Load到Source这段路径， 但当讯号为高频时，其回流电流会集中在原路径下方。 3 I6 U5 [6 l( t6 J% _
: C0 H3 T' S$ E0 C+ c0 C
所以我们得到一个结论 对高速差分讯号而言 可能以彼此为回流路径 也可能以GND为回流路径 端赖谁能提供较小的回路面积
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$ Q5 Q7 K. Q+ f) H; z! A4 H 3. 以Any Layer的十层板为例， 其讯号走线与GND的距离为2.8 mil，就算下层挖空，也只有5.6 mil。 : d7 Z7 y" }: K' \
) z, e8 g. l& {* F* n% `9 o
但表层走线若要达到100奥姆，其间距差不多要10mil， $ z! r. ]9 L5 g/ Q& x2 T% r) S
Q# }4 t1 F5 S6 n# B) f7 _
因为与GND的距离较近，亦即GND能提供较小的回路面积， 这表示以GND为回流路径的机会大得多。 而由下图的仿真结果可知，瞬时时，其回流电流都集中在差分讯号原路径下方的GND。
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因此差分讯号的回流电流，大多情况确实是存在于GND，而不是彼此 因此 即便完全对称 仍然需要GND 若将GND拿掉 一来是阻抗难以控制 二来是回路面积变大 (因为彼此间距一定大于跟GND的距离) 会使EMI干扰变强 所以GND对于差分讯号，必须如同单端讯号一般，GND要维持完整性。 由下图可知，当差分讯号的GND为一完整平面时，其Return Loss至少有-20 dB，而Insertion Loss也不大。 2 {% k; d1 Y/ z, ~2 P/ F
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但当差分讯号的GND有一开槽时，其Return Loss几乎都不到-20 dB， 而Insertion Loss也明显变大许多，如下图 :
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因为差分讯号与GND的距离会影响阻抗， 换言之，当差分讯号经过开槽时，会因为阻抗不连续，产生反射，因而Return Loss变差。 而开槽可等效于电感，由于电感会衰减高频讯号， 故当差分讯号经过开槽时，其能量会衰减，因而Insertion Loss变大。 & C+ {8 ^; a/ r$ H- t8 U
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由下图可知，GNDBounce，会使输出波形失真，以及影响邏辑运作的正确性，进而使系统稳定度变差，
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( K a+ H2 ?: }5 B2 C
而由下图可知，差分讯号经过开槽时，会产生GND Bounce。 3 j" f3 f% y4 g, Y0 [; o3 j! x
9 J+ K1 J+ N. X9 [) _' T& h$ N
所以可知 只要切断了差分线的回流路径 就是会有影响 $ O+ Y; \6 j- ]3 `9 g/ \
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其他详情可参照 在此就不赘述
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发表于 2013-9-11 19:49
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发表于 2015-3-6 21:20
