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高速信号选择走线层的方法

陈RQING 来源:电巢 作者:电巢 2020-12-19 10:23 次阅读

表层走线与内层走线更为规范的说法应该是微带线与带状线。两种走线方式因为介质和参考面不同,会存在比较明显的差异。

对于长距离传输的高速信号,尤其是背板之类的,需要特别注意损耗带来的影响,避免高频分量过多损失掉,因此在布线前期就需要规划选择一个合适的走线层。

这里我们通过仿真软件来对比表层走线与内层走线,谁更适合用于高速信号的传输。

首先,搭建叠层模板,分别是表层走线模板和内层走线的层叠模板:

pIYBAF_dZDiACvfYAAZBTvQy3G8604.png

为了更接近实际情况,表层走线还需要设置阻焊参数,也就是常说的绿油。不同品类的绿油参数差别较大,这里为了突出其影响,将阻焊参数设置得比较重。

接下来,利用软件自带的阻抗计算工具,或是SI9000等阻抗计算软件,计算出表层和内层走线在阻抗50Ω下的线宽,并填写到传输线的参数中。统一设置表层与内层走线的传输线长度为5000mil。

o4YBAF_dZD-ATFqWAAZs-_XID8g962.png

放置端口,完成电路的连接。

运行仿真,对比提取到的S参数:

pIYBAF_dZEyAFS4dAADs7pdZ6B0589.png

观测结果可以发现,微带线(S21)损耗小于带状线(S43),此时微带线也就是表层走线有更小的传输损耗。

但结论不能这么轻易的得出,还需要进一步完善实验。之前仿真都是基于普通FR4的板材,而对于高速信号我们通常会使用高速板材,高速板材会有更低的损耗角正切,也就是常说的DF。因此还需要对比高速板材下的表现情况。

为了更方便的进行验证,将板材中的损耗角正切值改为变量。

仿真,并使用调谐工具实时调整DF值,同时观察S参数的表现。

对比结果,可见选择了高速板材之后微带线阻焊带来的影响越来越严重,其传输性能逐渐被带状线超过。板材的DF值越低,微带线落后就越大。

在实际的高速PCB设计中,绿油带来的损耗不可忽视,在已选用高速板材的情况下,通常建议长距离传输的高速信号走在内层,此时有更小的传输损耗。
责任编辑人:CC

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