0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

回流又是如何影響信號完整性的呢?

8XCt_sim_ol ? 來源:未知 ? 作者:劉勇 ? 2019-07-11 15:23 ? 次閱讀

一、寫在前面

我們在學習信號完整性的時候,經(jīng)常聽到“回流”這個概念,我相信很多人是沒有深刻理解“回流”這個概念的,但是當你真正理解了回流之后,你就能理解很多高速的原理和現(xiàn)象,理解回流是學好信號完整性的前提。

那么到底什么是回流呢?回流又是如何影響信號完整性的呢?請看下面這個實例。

微帶線的回流分布

二、回流的實例

首先觀察一個現(xiàn)象,如下圖所示,為一個典型的4層板結(jié)構(gòu),信號從第一層經(jīng)過孔換到第4層,相應的參考平面從第2層切換到第3層。這是我們在Layout設計的時候經(jīng)常遇到的情況。

4層板層疊結(jié)構(gòu)

我們首先來看S參數(shù),隨著頻率的升高,回波損耗S11變的越來越差,尤其在10GHz以后達到了-16.2dB,已經(jīng)小于-20dB的要求。

當信號過孔旁邊增加伴隨地孔以后,其S11在10GHz達到了-28.3dB,這表明高速性能變好了。

這就是為什么很多的高速電PCB設計規(guī)則里面要求的,“高速信號換層時需要打伴隨地孔”的原因。

那么作為一個對技術(shù)有追求的工程師來說,不能到這里就結(jié)束了,一定要多問幾個為什么。為什么增加了地孔以后,高頻處的性能會變好呢?

既然S11反應的是信號的阻抗特性,那就意味著在沒有增加伴隨地孔地時候,高頻處的阻抗特性變差,而增加了伴隨地孔以后,阻抗特性變好了,那么這是為什么?今天我們從回流的角度給大家解釋阻抗特性。

1和2、3和4之間形成傳輸線模型,其返回電流仍然滿足微帶線的回流特征,我們重點關(guān)注2和3之間返回電流分布。沒有伴隨地孔時,層2的下表面以及層3的上表面,其電流密度分布如下圖所示:

F=3.3GHz

F=10GHz

從圖中可以看出,地平面上的回流在3.3GHz時主要分布于過孔周圍的一個很小區(qū)域內(nèi),而在10GHz時,地平面上的回流不僅分布于過孔周圍,還進一步延展到了更遠處,這意味著回流走的路徑更長。

當在信號孔旁邊增加2個伴隨地孔以后,參考層上的電流密度分布如下圖所示:

F=3.3GHz

F=10GHz

從圖中可以看出,在3.3GHz和10GHz時,電流密度集中分布于信號過孔與伴隨過孔之間,不再像外擴散,這就改變了回流的路徑,使得在高頻處,回流路徑變短,路徑上的寄生電感變小了。此時伴隨地孔的作用就是給參考平面切換的時候,提供了一個最短的回流路徑。這也是為什么伴隨地孔有時候又叫回流過孔的原因。

為了更進一步理解以上回流的分布,下面我們再從等效單路角度做一次剖析。如下圖所示,為信號換層時,參考平面上的回流流動方向。

從圖中可以看出,對于1-2層來說,返回電流的流動除了在參考平面2的上表面流動以外,在下表面同樣存在一小部分電流的流動;同樣,對于3-4層來說,返回電流的流動除了在參考平面3的下表面流動以外,在上表面同樣存在一小部分電流的流動;這跟單純的微帶線回流是不太一樣的,這種不一樣就是由過孔換層導致的。

2-3之間的電流是通過2和3之間的平面所形成的平板電容流動的。我們知道,在兩個平面的重疊面積之間都會形成平板電容,所以2-3的內(nèi)層之間形成很多寄生電容效應,當信號的參考層切換時,返回電流會沿著平面的距離擴散開,到底擴散到什么位置,這除了跟板子的層疊結(jié)構(gòu)相關(guān),還與信號的頻率相關(guān),從上圖的仿真看出,頻率越高,擴散的越開,這也是高頻信號總是要走阻抗最低路徑的體現(xiàn)。

當增加了伴隨地孔以后,2和3之間的電流流動就可以直接通過這個過孔返回,不需要再通過物理結(jié)構(gòu)形成的平板電容返回,返回電流不再沿著平面進一步擴散,這就控制了回流的路徑了,使得即使在高頻,返回電流也能以最短路徑返回,從而對阻抗不造成影響(以下是我系列課部分內(nèi)容)。

可以這么說,學好信號完整性最關(guān)鍵的是理解回流,理解了回流,你就拿到了信號完整性入門的鑰匙,如果大家想進一步理解回流和其他信號完整性相關(guān)的內(nèi)容,請關(guān)注我的視頻課程,在我的課程里會有更加詳細的講解。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • 信號完整性
    +關(guān)注

    關(guān)注

    68

    文章

    1429

    瀏覽量

    96304

原文標題:理解了回流,你就拿到了信號完整性入門的鑰匙

文章出處:【微信號:sim_ol,微信公眾號:模擬在線】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

收藏 人收藏
  • xy56831
  • 王佳华11
  • efans_0aba351

評論

相關(guān)推薦
熱點推薦

高速信號的電源完整性分析

考慮。盡管從信號完整性上表現(xiàn)出來的結(jié)果較為直接,但是信號參考層的不完整會造成信號回流路徑變化多端
發(fā)表于 08-02 22:18

我們?yōu)槭裁粗匾曄到y(tǒng)化信號完整性設計方法(于博士信號完整性

知識是一回事,怎么在實際工程上正確應用這些知識點又是另外一回事。在工程設計中,我司非常重視也一直提倡的方法,我們稱之為“系統(tǒng)化信號完整性設計方法”。這既是一套方法,也可以看做一種設計理念,或者設計思路
發(fā)表于 06-23 11:52

何為信號完整性?信號完整性包含哪些

何為信號完整性信號完整性(Signal Integrity,簡稱SI)是指在信號線上的信號質(zhì)量
發(fā)表于 12-30 08:15

信號完整性原理分析

信號完整性原理分析 什么是“信號完整性”?在傳統(tǒng)的定義中“完整性(integrity)”指完整
發(fā)表于 11-04 12:07 ?212次下載

什么是信號完整性

什么是信號完整性 信號完整性(Signal Integrity):就是指電路系統(tǒng)中信號
發(fā)表于 06-30 10:23 ?5414次閱讀
什么是<b class='flag-5'>信號</b><b class='flag-5'>完整性</b>

信號完整性與電源完整性仿真分析

為了使設計人員對信號完整性與電源完整性有個全面的了解,文中對信號完整性與電源完整性的問題進行了仿
發(fā)表于 11-30 11:12 ?0次下載
<b class='flag-5'>信號</b><b class='flag-5'>完整性</b>與電源<b class='flag-5'>完整性</b>仿真分析

回流路徑與傳輸線模型建構(gòu)及信號完整性分析

回流路徑與傳輸線模型建構(gòu)及信號完整性分析
發(fā)表于 12-20 17:37 ?53次下載
<b class='flag-5'>回流</b>路徑與傳輸線模型建構(gòu)及<b class='flag-5'>信號</b><b class='flag-5'>完整性</b>分析

電地完整性、信號完整性分析導論

電地完整性、信號完整性分析導論,有需要的下來看看
發(fā)表于 02-22 16:18 ?69次下載

信號完整性與電源完整性的仿真分析與設計

10129@52RD_信號完整性與電源完整性的仿真分析與設計
發(fā)表于 12-14 21:27 ?0次下載

信號回流的分析及與信號完整性的關(guān)系詳細說明

本文檔的主要內(nèi)容詳細介紹的是信號回流的分析及與信號完整性的關(guān)系詳細說明包括了:1,信號回流介紹,
發(fā)表于 05-15 08:00 ?6次下載
<b class='flag-5'>信號</b><b class='flag-5'>回流</b>的分析及與<b class='flag-5'>信號</b><b class='flag-5'>完整性</b>的關(guān)系詳細說明

信號完整性與電源完整性的仿真

信號完整性與電源完整性的仿真(5V40A開關(guān)電源技術(shù)參數(shù))-信號完整性與電源完整性的仿真分析與設
發(fā)表于 09-29 12:11 ?91次下載
<b class='flag-5'>信號</b><b class='flag-5'>完整性</b>與電源<b class='flag-5'>完整性</b>的仿真

信號完整性分析科普

何為信號完整性的分析信號完整性包含:波形完整性(Waveformintegrity)時序完整性
的頭像 發(fā)表于 08-17 09:29 ?7026次閱讀
<b class='flag-5'>信號</b><b class='flag-5'>完整性</b>分析科普

pcb信號完整性詳解

什么是信號完整性?為什么它如此重要?如何更好地保證信號完整性?下面將為您詳細闡述這些問題。 一、什么是
的頭像 發(fā)表于 09-08 11:46 ?1662次閱讀

信號完整性與電源完整性-電源完整性分析

電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《信號完整性與電源完整性-電源完整性分析.pdf》資料免費下載
發(fā)表于 08-12 14:31 ?73次下載

聽懂什么是信號完整性

2024年12月20日14:00-16:00中星聯(lián)華科技將舉辦“高速信號完整性分析與測試”-“碼”上行動系列線上講堂線上講堂。本期會議我們將為大家介紹高速串行總線傳輸基本框架,什么是信號完整性
的頭像 發(fā)表于 12-15 23:33 ?533次閱讀
聽懂什么是<b class='flag-5'>信號</b><b class='flag-5'>完整性</b>

電子發(fā)燒友

中國電子工程師最喜歡的網(wǎng)站

  • 2931785位工程師會員交流學習
  • 獲取您個性化的科技前沿技術(shù)信息
  • 參加活動獲取豐厚的禮品