【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。
8 k4 w$ z" y9 a9 G  t2 L

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

/ s: e2 m; {! H7 u4 {2 F: j' C7 H& h
跨分割影响从大的来说分为2个方面:
' n' [8 P% z7 Y& ]% P
1.信号完整性和电源完整性方面的影响
0 v2 }! ]! H3 d; \" g, Z   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.
3 |* m$ G% h: D* O* Z( }

  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

: r' w7 a/ u- j# q( k5 r& ~
: e4 Y7 y" E: Z; j
2.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.

0 p9 n$ H) _& f& Z! u0 u

shark4685

所以我们一般能不跨分割,那就尽量不要跨分割!

niuwa

回复 shark4685 的帖子

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。
$ s: ~4 j3 p6 _9 \1 k: A
* g# N: a( s! s+ H# \) f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。

shark4685

! X  O" @$ m2 i* @- n* P* @0 n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!
写出结论前没说清楚,不好意思!

( S5 I# T& j2 j- J$ K  y0 S' e" A& N
5 w* Q; Y& }2 d1 f
, ^+ H3 F4 l# ~

旅客

% d1 R' w( o# e0 D6 z, o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

回复 shark4685 的帖子
9 I' J' a/ ~/ ~- P' G1 {
7 Y! ^+ h$ |, r+ V* O3 V3 m1 S( _, N嗯，感谢shark4685版主的热心解释和仿真支持，赞！
3 X# R/ w" p1 |2 }5 B

现就你的仿真结果做一点我的分析：
1.衰减：
- n4 l2 I+ D8 z( \- {+ p) h        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

/ _' k  Y4 [/ ^9 K) z$ Q2 @2.单边分割与无分隔的区别：
        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。
- Q* K' b' o# U  J% O1 `3 Q7 ~
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

7 D% ]' {4 r5 ~9 l: `9 w
回复 旅客 的帖子

5 n( f$ \- z- u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。
0 s# U- j* Z( r
, E8 C8 a# b8 X1 m  `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。
' c! U% k1 X. Y2 `" ?3 [! ]) X

shark4685

( D4 `! s9 h8 W' Y+ R7 s
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,
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.
: f3 {$ j  f# m* ?% A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:
) T/ k+ `, y" a. r2 d* h% ~
: D3 I7 s( U8 F
% d( ~. @$ J9 ~2 |7 m+ Y0 Q/ c% @


  a5 E* y5 q" I; v6 o2 e    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
2 `8 j+ A5 O" T      这个可能我们平时得设计要特别注意.

袁荣盛

回复 旅客 的帖子
4 l. Z3 R9 `1 [
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？
0 d' r; @0 {6 P1 a. `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
; m+ E8 O5 m, u! d& ?( J" r4 D4 J平面完全隔开：是指的 PCB上的全部平面吗  还是只是相邻的？
: S: f3 x$ r1 z# v- m* `  K# W1 K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
8 n$ V  C# r' ]0 p3 ]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
) p  p+ p+ ^- N4 |' H8 I9 k, O/ u还请楼主指教！！

旅客

回复 袁荣盛 的帖子
( m) D5 O- ~; J0 {% j# b: t4 p
改过来了，多谢提醒.

icy88

回复 lijun_0605 的帖子
7 u& B: X6 s! A. b5 _" o
+ q9 }- Z- v( |请问为什么siwave在这种情况下提的S参数不准确呢？
, j; a; G4 C& i) E6 q

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..
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...