【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。

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

跨分割影响从大的来说分为2个方面:
: V  \% q* \0 p8 w) Y* L. D
5 ?* S0 X0 F& k0 X2 S% [' t1.信号完整性和电源完整性方面的影响
4 ?+ X. H0 |3 w; K   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.
" f$ E9 v7 f# A7 a6 A' u
  _: [. {; Y: j
  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



' S  H9 \/ Q0 C* R6 c! G" u2.emc方面的影响
2 T# G% B9 j4 d' n1 z9 |) \- E  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.
, S5 g) ], d& d+ [/ ?

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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" X7 D" Q- ?7 Q3 }
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。

+ @  ?- m; P+ u8 X( i0 T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。
6 R) I3 d) E+ V$ G2 Z' w  ]

shark4685

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!
9 }5 M7 q  @0 q7 _, I3 g# B8 @写出结论前没说清楚,不好意思!
5 b6 L" w9 }; e; i! K
6 k3 t: k1 ]: I7 L3 @+ u- A3 ]) G# T
& P7 R% x7 a# P/ x9 g& l/ B

旅客

. w& m+ [3 m5 K8 K
- h9 Y! Z5 N; H+ m3 W1 H1 L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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4 y6 B" l/ n# l6 [5 z3 ^; T6 K
5 e* t2 v. c/ r0 d" x嗯，感谢shark4685版主的热心解释和仿真支持，赞！
$ n6 O9 s5 J4 B6 A' d+ }. ?

现就你的仿真结果做一点我的分析：
1.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
! L  b, e# u4 p" p% g
4 @3 Q, P: y9 L6 d2.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。

9 k- z$ r. |! Q: {5 @; Y3 ]4 W3.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）
( g2 W" V$ W  v' O7 _& p6 Z! g

niuwa

4 F( M9 H2 A& j* C
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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。
6 H6 H: M: _' W) k, r& c' u" D* }
3 u; a) h' c; X( j: T4 W8 U0 V% R. V2 \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。
: j" P4 V8 B# g  ?5 N0 [6 n

shark4685

% y: R% }  n7 G+ Q( X( 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,
1 v! w0 Z* l) [3 ?' o5 A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.
: q% }# x/ W& p最大的影响估计是在PI跟EMC方面.可能让设计者不能接受.
. g7 y" A: }% V
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:

& |0 Y! A' D( ?6 @1 g
) H! w  B5 B. t5 q- q/ F: J

2 T* {6 ?3 C7 ^5 \1 Y' m
4 e: ^- g+ X3 Z, V4 j( P( \    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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" g2 {% ~' z% i5 X8 U
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？
对于楼主的这句话 有一点不解
+ n+ M0 C0 m9 J# H& q( u- X. j9 r2 e( j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
$ d3 @+ h7 D( p0 T* [0 r; R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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! [* }; M7 R8 h8 D/ x5 R/ [
改过来了，多谢提醒.

icy88

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( y3 z$ y' L( J9 R4 A, ]- Z  z2 O请问为什么siwave在这种情况下提的S参数不准确呢？

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...