專家之言:緊耦合還是鬆耦合?
發布時間:2015-08-21 來源:王萍 一博科技 責任編輯:sherry
【導讀】在設計初期,確定差分信號線寬間距時,我們會麵對這麼個選擇:相同的阻抗管控,對應著不同的線寬間距,4mil/4mil,5mil/8mil或6mil/16mil......其中間距大的我們叫鬆耦合,間距小的就叫緊耦合。遇到這種情況我們該如何選擇呢?
在設計初期,確定差分信號線寬間距時,我們會麵對這麼個選擇:相同的阻抗管控,對應著不同的線寬間距,4mil/4mil,5mil/8mil或6mil/16mil......其(qi)中(zhong)間(jian)距(ju)大(da)的(de)我(wo)們(men)叫(jiao)鬆(song)耦(ou)合(he),間(jian)距(ju)小(xiao)的(de)就(jiu)叫(jiao)緊(jin)耦(ou)合(he)。遇(yu)到(dao)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)我(wo)們(men)該(gai)如(ru)何(he)選(xuan)擇(ze)呢(ne)?如(ru)果(guo)我(wo)是(shi)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)我(wo)就(jiu)選(xuan)緊(jin)耦(ou)合(he),因(yin)為(wei)占(zhan)用(yong)的(de)空(kong)間(jian)小(xiao)啊(a),布(bu)線(xian)容(rong)易(yi)啊(a)。作(zuo)為(wei)高(gao)速(su)先(xian)生(sheng)我(wo)就(jiu)要(yao)分(fen)析(xi)一(yi)下(xia)鬆(song)緊(jin)耦(ou)合(he)的(de)優(you)缺(que)點(dian)了(le),因(yin)為(wei)凡(fan)事(shi)有(you)利(li)就(jiu)有(you)弊(bi)。
首先從反射的角度來分析,反射最主要的切入點就是阻抗。耦合的鬆緊會影響傳輸線的各種阻抗參數,下表顯示了微帶線介質厚度為3.8mil,介電係數為4.5,銅厚1.2mil時,差分阻抗保持在100歐姆,不同線間距對傳輸線阻抗的影響。其中Zse為附近沒有其他傳輸線時的單端阻抗。

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鬆耦合大。還有信號出pin時shi,是shi從cong無wu耦ou合he區qu域yu進jin入ru耦ou合he區qu域yu,先xian感gan受shou到dao單dan根gen阻zu抗kang,再zai耦ou合he阻zu抗kang,在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia,緊jin耦ou合he兩liang部bu分fen阻zu抗kang差cha也ye比bi鬆song耦ou合he大da,反fan射she也ye會hui越yue嚴yan重zhong。下xia麵mian我wo們men就jiu仿fang真zhen驗yan證zheng一yi下xia,我wo們men用yongcase1,case2,case4的線寬間距來搭建鏈路,無耦合區域長度為30mil,耦合區域為2000mil。

插入損耗對比(紅:case1;藍色:case2;玫紅:case4):

仿真結果證明了緊耦合的反射確實比鬆耦合嚴重,並導致了插損也更差一些。
再從串擾來分析一下。都說緊耦合抗幹擾能力強,事實是否如此呢?同樣用case1,case2,case4的線寬間距來搭建鏈路,攻擊線是單根信號,距離差分對10mil,阻抗50ohm,加了上升沿是100ps的1v階躍信號。
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差分噪聲(紅:case1;藍色:case2;玫紅:case4):

仿真結果顯示緊耦合的差分噪聲確實要小些哦,那共模噪聲呢?
共模噪聲(紅:case1;藍色:case2;玫紅:case4):

結jie果guo相xiang反fan哦o,鬆song耦ou合he抗kang共gong模mo噪zao聲sheng的de能neng力li更geng強qiang些xie。為wei什shen麼me呢ne?耦ou合he越yue緊jin,幹gan擾rao源yuan對dui兩liang根gen信xin號hao的de串chuan擾rao就jiu越yue接jie近jin,我wo們men知zhi道dao差cha分fen信xin號hao是shi兩liang信xin號hao相xiang減jian,串chuan擾rao越yue接jie近jin的de話hua抵di消xiao的de就jiu越yue多duo,得de到dao的de差cha分fen噪zao聲sheng就jiu越yue小xiao。但dan共gong模mo信xin號hao是shi兩liang根gen信xin號hao串chuan擾rao電dian壓ya的de平ping均jun值zhi,是shi相xiang加jia,所suo以yi緊jin耦ou合he比bi之zhi鬆song耦ou合he會hui加jia劇ju共gong模mo噪zao聲sheng。
另外鬆耦合的線寬較緊耦合寬,導體損耗相對小,在長距離的高速信號傳輸時一般都會建議采用5mil以上的線寬。
大家有沒有注意到SFP+協議中,除了要求差分阻抗達到100ohm,還對耦合程度有個7%的要求。

從表中看出,規範更推薦相對的鬆耦合。
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