專(zhuān)家之言:緊耦合還是松耦合?
發(fā)布時(shí)間:2015-08-21 來(lái)源:王萍 一博科技 責(zé)任編輯:sherry
【導(dǎo)讀】在設(shè)計(jì)初期,確定差分信號(hào)線寬間距時(shí),我們會(huì)面對(duì)這么個(gè)選擇:相同的阻抗管控,對(duì)應(yīng)著不同的線寬間距,4mil/4mil,5mil/8mil或6mil/16mil......其中間距大的我們叫松耦合,間距小的就叫緊耦合。遇到這種情況我們?cè)撊绾芜x擇呢?
在設(shè)計(jì)初期,確定差分信號(hào)線寬間距時(shí),我們會(huì)面對(duì)這么個(gè)選擇:相同的阻抗管控,對(duì)應(yīng)著不同的線寬間距,4mil/4mil,5mil/8mil或6mil/16mil......其中間距大的我們叫松耦合,間距小的就叫緊耦合。遇到這種情況我們?cè)撊绾芜x擇呢?如果我是設(shè)計(jì)工程師我就選緊耦合,因?yàn)檎加玫目臻g小啊,布線容易啊。作為高速先生我就要分析一下松緊耦合的優(yōu)缺點(diǎn)了,因?yàn)榉彩掠欣陀斜住?/div>
首先從反射的角度來(lái)分析,反射最主要的切入點(diǎn)就是阻抗。耦合的松緊會(huì)影響傳輸線的各種阻抗參數(shù),下表顯示了微帶線介質(zhì)厚度為3.8mil,介電系數(shù)為4.5,銅厚1.2mil時(shí),差分阻抗保持在100歐姆,不同線間距對(duì)傳輸線阻抗的影響。其中Zse為附近沒(méi)有其他傳輸線時(shí)的單端阻抗。
從表中可以看到雖然差分阻抗都相同,但共模阻抗相差較大,耦合越緊共模阻抗越大,我們知道理想的共模端接是25歐姆,所以緊耦合的共模反射肯定要比松耦合大。還有信號(hào)出pin時(shí),是從無(wú)耦合區(qū)域進(jìn)入耦合區(qū)域,先感受到單根阻抗,再耦合阻抗,在這種情況下,緊耦合兩部分阻抗差也比松耦合大,反射也會(huì)越嚴(yán)重。下面我們就仿真驗(yàn)證一下,我們用case1,case2,case4的線寬間距來(lái)搭建鏈路,無(wú)耦合區(qū)域長(zhǎng)度為30mil,耦合區(qū)域?yàn)?000mil。
插入損耗對(duì)比(紅:case1;藍(lán)色:case2;玫紅:case4):
仿真結(jié)果證明了緊耦合的反射確實(shí)比松耦合嚴(yán)重,并導(dǎo)致了插損也更差一些。
再?gòu)拇當(dāng)_來(lái)分析一下。都說(shuō)緊耦合抗干擾能力強(qiáng),事實(shí)是否如此呢?同樣用case1,case2,case4的線寬間距來(lái)搭建鏈路,攻擊線是單根信號(hào),距離差分對(duì)10mil,阻抗50ohm,加了上升沿是100ps的1v階躍信號(hào)。
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差分噪聲(紅:case1;藍(lán)色:case2;玫紅:case4):
仿真結(jié)果顯示緊耦合的差分噪聲確實(shí)要小些哦,那共模噪聲呢?
共模噪聲(紅:case1;藍(lán)色:case2;玫紅:case4):
結(jié)果相反哦,松耦合抗共模噪聲的能力更強(qiáng)些。為什么呢?耦合越緊,干擾源對(duì)兩根信號(hào)的串?dāng)_就越接近,我們知道差分信號(hào)是兩信號(hào)相減,串?dāng)_越接近的話抵消的就越多,得到的差分噪聲就越小。但共模信號(hào)是兩根信號(hào)串?dāng)_電壓的平均值,是相加,所以緊耦合比之松耦合會(huì)加劇共模噪聲。
另外松耦合的線寬較緊耦合寬,導(dǎo)體損耗相對(duì)小,在長(zhǎng)距離的高速信號(hào)傳輸時(shí)一般都會(huì)建議采用5mil以上的線寬。
大家有沒(méi)有注意到SFP+協(xié)議中,除了要求差分阻抗達(dá)到100ohm,還對(duì)耦合程度有個(gè)7%的要求。
從表中看出,規(guī)范更推薦相對(duì)的松耦合。
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