Технология PCB - при согласовании длины линии PCB учитывает всю ширину полосы сигнала

отношения между двумя сторонами панель PCB routing length matching and frequency of difference pairs

The correct matching of trace length and frequency should take into account the whole bandwidth of the signal propagating along the trace. В последние несколько лет это было предметом изучения соглашений о дифференциации, with standards such as USB4 placing specific requirements on wideband signal integrity indicators. Ниже приводятся некоторые примеры показателей полноты широкополосных сигналов:

интегральная разностная помеха

Integral difference insertion loss

потеря прибыли по интегральной разнице

Integral difference impedance deviation

By "integration", we mean that specific aspects of signal integrity apply across the relevant frequency range. Иными словами, if we take differential crosstalk for example, Мы хотим снизить разницу между двумя разностями до определенного предела, as specified in the signaling standard. Позднее мы поймем, как это важно для согласования длины трассировки.

дисперсный

в часовом поле, we care only about the halfway transition between the two ends of the difference pair crossing the HI and LOW states (suppose binary) at the same time. очевидно, jitter poses a problem here, Потому что она ограничивает длину линии определённым допуском, so you'll never get the ends of a pair of lines to transition perfectly at the same time. в диапазоне частот, we need to consider dispersion from the following sources:

геометрическая дисперсия: это вызвано граничными условиями и геометрией межсоединений, а затем определяет, как сопротивление интерцепции изменяется с геометрической формы.

диэлектрическая диффузия: это происходит на основах PCB, независимо от геометрии межсоединений PCB. Это включает в себя рассеяние и потери Dk.

шероховатая дисперсия: из - за причинно - следственной связи между медной моделью шероховатости и высокочастотным скин - эффектом появляется дополнительный источник дисперсии.

рассредоточение волокнистых тканей: волокно, оплетанное в слое пласта PCB, представляет собой периодическое дисперсионное изменение во всех соединениях.

Потому что эти источники дисперсии всегда есть в линии, они могут вызвать сопротивление, скорость,

и все другие показатели полноты сигналов являются функцией частот линии PCB. Ниже приведен пример того, как дисперсия фактической части DC влияет на сопротивление микрополос.

скоростной сигнал

если вы знакомы с теорией линии передачи, Тогда вы знаете, что сопротивление и скорость сигнала тесно связаны. Let's take the signal speed of PCB wiring as an example. на нижеприведенной диаграмме показана групповая и фазовая скорость с изображением полосы шероховатости и дисперсии.

групповая скорость и фазовая скорость сигналов ленты с шероховатостью меди и диэлектрической дисперсией.

Здесь мы видим, что в широком диапазоне частот фазовая скорость существенно варьируется от 1 МГц до 20 ГГц, что в два раза больше. изменение фазовой скорости здесь является важным параметром, так как это скорость распространения различных частотных составляющих по взаимным связям. В результате этих изменений мы видим, как трудно совместить длину и частоту слежения PCB с реальной связью. Нам нужен какой - то способ интерпретировать все частоты, а не только отдельные частоты, выбранные произвольно.

широкополосное согласование длины с частотой

метрика, соответствующая длине разработки, we need to consider the allowable length deviation for a given signaling standard. Мы называем это отклонением. We can write the following equations for length tolerances and allowable timing mismatches:

изменить длину в зависимости от допустимого изменения во времени.

здесь, the function K is simply the propagation constant of the signal over the interconnect, Это также функция частоты, возникающая из дисперсии. Мы можем использовать статистическую методику для обработки допускаемых отклонений по длине, используя так называемые "нормы LP". Without delving too deeply into the mathematics involved, нужно только знать, что эта мера равнозначна вычислению разницы между единицей функции и средним значением, которое отличается только от одной константы. поэтому, this makes it an ideal mathematical tool for addressing variations between certain target design values and signal integrity measures (impedance, затухание импульсной реакции/delay, прочность на последовательные помехи, etc.).

Используя LP - парадигму, мы можем по таймеру tLIM изменить некоторые верхние пределы, которые не совпадают:

изменить длину в зависимости от допустимого изменения во времени.

When designing a PCB using wideband signal integrity metrics, Вышеприведенное уравнение можно рассматривать как обязательное условие: при определении размера линии передачи, Это может повлиять на общее допустимое отклонение разности от общей допустимой длины двух линий между двумя концами или концами. быстродействующий параллельный протокол. The integral is easy to calculate as long as you know the propagation constant of the transmission line. затем можно вычислить это значение вручную с помощью ЭВМ поля и аналитической модели с геометрической структурой стандартной линии передачи.

для того чтобы дать вычисление цифр, если я использую скорость фазы, показанную выше на ленте моделирования, мы находим, что разрешенная длина между параллельными однополюсными дорожками, полностью изолированными друг от друга, не соответствует 2,07 мм, если допустимые значения, время не соответствует 10ps. обратите внимание, что для 10ps, это значительная часть высокой скорости цифрового сигнала края скорости. Для иллюстрации выше я имитировал полосу, которая равна допустимой длине, не соответствующей 1. 3041 мм