【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。
  i- ?% I  V; I# G/ F+ N

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:

1.信号完整性和电源完整性方面的影响
" D+ R: }' w& |4 |* {( A   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.

8 i, `3 ?. D6 a/ G3 q7 u
3 F1 N8 g2 o' g) \; 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
, q2 ^; C% V* h8 F. i


2.emc方面的影响
1 x6 x: w2 q6 {& k3 W; P, e, l6 Q  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.

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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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。
4 q: n6 |* \& ~/ m9 ~. i) Z; \: q
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 q; `- W" l6 u# G1 |$ S( Y; o

shark4685

/ [  h. s* u; `& q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!
6 t* L+ W$ p/ c- P: o, `

& w9 |0 q3 f/ Z" E

8 ~% Z. N7 j2 D5 j3 h) E) j

旅客

; r- w) m( P+ m
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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嗯，感谢shark4685版主的热心解释和仿真支持，赞！
$ I) v/ x: N1 `* }

- [( e" n0 q  ?现就你的仿真结果做一点我的分析：
- ]9 E8 G& ]: J' N' p9 O" x0 T1.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
. X+ C* ]! L! {
2.单边分割与无分隔的区别：
  Z! r2 ]# E, E7 K, n1 t. C        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。

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

$ H8 }. U7 M. f- M
) K2 H' e1 n4 E$ P回复 旅客 的帖子
6 k3 g( F8 k) l1 ^; n$ d
- t9 C5 r* {  N4 J0 v/ ]& b' a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。

( _% H3 S' a* j+ n% c  v# p/ q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。

shark4685

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,
# z+ u' t  x1 F( r6 H% e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.
5 y* H9 p2 D# |+ s: Y3 r最大的影响估计是在PI跟EMC方面.可能让设计者不能接受.
/ Q; i  A3 Q3 Y( d/ h8 X* }! m
4 z, x) q" x7 E" L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:
& ^; d2 _; R! Q5 E1 R2 y  |+ e/ L8 N/ ~
- D  E& M" N3 ?! \4 O: T



    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
. x; c. q! \5 E! g5 k/ \% c      这个可能我们平时得设计要特别注意.

袁荣盛

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" `0 p4 I  ?) f  g* I! H4 d: }
; W9 A& U4 [" n/ Y: y5 ?. j, c; \% S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
& i- k. v6 O* X$ i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
" T) `+ I  q1 ]( i平面完全隔开：是指的 PCB上的全部平面吗  还是只是相邻的？
& \; D- j  O0 T  N; z6 p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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! n/ V8 E" w9 L1 ?
改过来了，多谢提醒.

icy88

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( j5 ~, M0 |! X* U6 |$ j请问为什么siwave在这种情况下提的S参数不准确呢？
3 u0 j. @- g; W

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...