【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。
( t" q5 n$ k- J! t

bingshuihuo

好帖子别沉了

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

% B: ]6 U1 D! Z7 ?& B
' `0 Y, T6 g0 ]9 s2 q1 E跨分割影响从大的来说分为2个方面:
7 ]1 ]7 M6 G5 ~$ F. U/ A7 x: l; K
1.信号完整性和电源完整性方面的影响
  D8 H& o5 M3 P   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.

* v5 K, x9 R, m$ T% r1 `  B( P0 T7 G
  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



$ Z" S- `% F4 X1 l6 W: |$ m2.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 t/ p0 L$ f, h: v8 U) s6 A
+ E; ?8 |$ z6 _  N

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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6 x) D, _% W: n6 k/ e0 C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。
1 [. [# t& U2 ^" M
7 {7 z2 u& s# c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。
3 y# ^' v$ v8 B& I

shark4685

% k  M* r( U" r5 v+ N6 f: J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!


# F9 N- j* ?0 u6 F* L
% w. b+ h4 j: s/ ~" t
# \! R6 h) M* x. Q

旅客

0 d, m9 M# F! l; v7 R: F
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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, V' B, s5 X2 W$ n' t/ p
嗯，感谢shark4685版主的热心解释和仿真支持，赞！


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

+ S! }! ^' x5 C1 J1 S2.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。

# e, v$ w8 w/ `2 ?: O7 l3.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）
, j* n' Z9 A+ q8 O; b: H

niuwa

7 W' `$ e" n. S& ?- Q回复 旅客 的帖子

" T3 W6 C* L8 ]  h6 q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。
( E. G& O$ f! i. L; P, x3 P
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" B& G4 I( f& q* \

shark4685

7 O- k: v% f: T- E$ i
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,
' Q+ {$ q, j/ o# O( 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.
4 x$ v! Z' g& n& I4 M+ C' Y* Z最大的影响估计是在PI跟EMC方面.可能让设计者不能接受.

) o- O, K2 ^6 E7 n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:

# \) y: t/ b  F; [
4 l7 x. {% y% d: O$ v
  s- U4 d; _; t8 A: O$ `
% F4 R& M: h0 f8 J2 d0 {
; ?3 h0 ~$ ?% A# G2 n  a0 Q    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
4 }" g0 m4 ~. ?% b  y1 C. [# B0 ?      这个可能我们平时得设计要特别注意.

袁荣盛

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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？
. d) {& b6 z/ ^( d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
平面完全隔开：是指的 PCB上的全部平面吗  还是只是相邻的？
4 [- I% y2 [/ W0 i; L8 O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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" [# m* @9 u/ O3 w0 M( S. t0 `改过来了，多谢提醒.

icy88

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& s9 p, D' c- [3 o& Z+ Q
- J5 E# I* v5 t$ @$ r' |) L请问为什么siwave在这种情况下提的S参数不准确呢？
2 ?1 [! T8 p/ \& ]

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..
4 S. i# O, G9 I8 U' I( b0 V- s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...