在實(shí)際的設(shè)計(jì)中,板層特性(如厚度,介質(zhì)常數(shù)等)以及線長(zhǎng)、線寬、線距、信號(hào)的上升時(shí)間等都會(huì)對(duì)串?dāng)_有所影響。
下面結(jié)合使用Mentor Graphie公司的信號(hào)完整性仿真軟件Hyperlynx,對(duì)上述的影響串?dāng)_的因素進(jìn)行分析。
首先在Hyperlynx中建立兩線串?dāng)_的模型,如圖4所示,設(shè)兩線的線寬為5 mil,線長(zhǎng)為6 in,線距為5 mil,兩線均為頂層微帶線,特性阻抗為49.5Ω,兩線都端接50Ω的電阻,以消除反射的影響。
干擾線的驅(qū)動(dòng)器采用CMOS工藝器件的IBIS模型,電壓為3.3 V,頻率為100 MHz。PCB的介電常數(shù)為4.3,六層板,其疊層結(jié)構(gòu)如圖5所示。
圖4:兩線串?dāng)_模型
圖5:PCB疊層結(jié)構(gòu)
2.1耦合長(zhǎng)度對(duì)串?dāng)_的影響
改變兩線的耦合長(zhǎng)度,分別將耦合長(zhǎng)度設(shè)置為3 in,6 in,10 in,其他設(shè)置不變。
圖6(a)是耦合長(zhǎng)度為3 in的串?dāng)_波形,其中近端串?dāng)_峰值為126.34 mV,遠(yuǎn)端為43.01 mV;圖6(b)是耦合長(zhǎng)度為6 in的串?dāng)_波形,其近端串?dāng)_峰值為153.23 mV,遠(yuǎn)端為99.46 mV;圖6(c)是耦合長(zhǎng)度為10 in的串?dāng)_波形,其近端串?dāng)_峰值為153.23 mV,遠(yuǎn)端為163.98 mV。
由此可見(jiàn),對(duì)于遠(yuǎn)端串?dāng)_峰值與耦合長(zhǎng)度成正比,耦合長(zhǎng)度越長(zhǎng),串?dāng)_越大;而對(duì)于近端串?dāng)_,當(dāng)耦合長(zhǎng)度小于飽和長(zhǎng)度時(shí),串?dāng)_將隨著耦合長(zhǎng)度的增加而增加,但是當(dāng)耦合長(zhǎng)度大于飽和長(zhǎng)度時(shí),近端串?dāng)_值將為一個(gè)穩(wěn)定值。
圖6:不同耦合長(zhǎng)度的仿真結(jié)果
2.2線間距對(duì)串?dāng)_的影響
以下是保持其他設(shè)置不變,考察線間距的改變對(duì)串?dāng)_的影響。分別設(shè)置線距為5 mil,15 mil,仿真波形如圖7所示。
圖7:不同線間距的仿真結(jié)果
由圖7可知,當(dāng)線間距為5 mil時(shí),近段串?dāng)_峰值為153.23 mV,遠(yuǎn)端為99.46 mV;而線間距為15 mil時(shí),近端串?dāng)_峰值為33.40 mV,遠(yuǎn)端為40.49 mV。
可見(jiàn)隨著線間距的增大,無(wú)論是近端還是遠(yuǎn)端串?dāng)_都將減小,當(dāng)線間距大于等于線寬的3倍時(shí),串?dāng)_已經(jīng)很小。
2.3上升時(shí)間對(duì)串?dāng)_的影響
下面考察上升沿時(shí)間的變化對(duì)串?dāng)_的影響,其他設(shè)置保持不變。分別設(shè)置驅(qū)動(dòng)器為CMOS 3.3 V MEDI—UM;CMOS 3.3 V FAST;CMOS 3.3 V ULTRA—FAST,仿真波形如圖8所示。
圖8:不同驅(qū)動(dòng)器設(shè)置的仿真結(jié)果
圖8(a)中的近端串?dāng)_峰值為153.9 mV,遠(yuǎn)端串?dāng)_為46.3 mV;圖8(b)中近端串?dāng)_峰值為153.2 mV,遠(yuǎn)端串?dāng)_為99.5 mV;圖8(c)中近段串?dāng)_峰值為153.2 mV,遠(yuǎn)端串?dāng)_為349.9 mV。
可見(jiàn),當(dāng)上升沿時(shí)間縮短時(shí),遠(yuǎn)端串?dāng)_噪聲越來(lái)越大。
對(duì)于近端串?dāng)_來(lái)說(shuō),如果與傳輸線的時(shí)延相比,上升時(shí)間較短,則近端串?dāng)_與上升時(shí)間無(wú)關(guān);而如果與傳輸線時(shí)遲相比,上升時(shí)間較長(zhǎng),則近端串?dāng)_噪聲與上升時(shí)間有關(guān)(隨著上升沿時(shí)間的減小,近端串?dāng)_變大)。
2.4介質(zhì)層厚度對(duì)串?dāng)_的影響
在PCB的疊層編輯器中將介質(zhì)層厚度分別設(shè)置為3 mil和6 mil,其他設(shè)置不變,仿真波形如圖9所示。
圖9:不同介質(zhì)層厚度的仿真結(jié)果
考察以上的仿真波形可知,當(dāng)介質(zhì)層厚度為3 mil時(shí),近端串?dāng)_峰值為153.2 mV,遠(yuǎn)端串?dāng)_為99.5 mV;當(dāng)介質(zhì)層厚度為6 mil時(shí),近端串?dāng)_峰值為277.3 mV,遠(yuǎn)端串?dāng)_為163.9 mV。
可見(jiàn),隨著介質(zhì)層厚度的減小,串?dāng)_也將變小。
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原文標(biāo)題:高速數(shù)字系統(tǒng)的串?dāng)_問(wèn)題分析
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