差分对紧耦合@@真的比松耦合@@好吗@@?

作者@@:蒋修国@@ ,来源@@:信号完整性@@微信公众号@@

编者注@@:到底是用紧耦合@@好还是松耦合@@好@@,之前也有研究过一些东西@@,后来无疾而终@@。其实这是一个比较难回答的问题@@,首先@@,紧耦合@@和@@松耦合@@的定义就不是非常的明确@@;其次@@,松耦合@@和@@紧耦合@@的可选择性不强@@,因为现在@@大多数的产品空间@@都比较受限制@@。所以@@本文纯粹是通过一个实验从信号完整性@@方面来做一个验证@@。欢迎大家一起讨论@@。

对于当前越来越多的高速信号设计而言@@,高速传输线基本上都是差分对@@(DDR5 数据线还是单端的@@)。差分对设计的好处就是正端和@@负端是幅值大小相等@@,方向相反的进行传递@@,当外界对其有干扰时@@,正负相互抵消所以@@抗干扰能力比较强@@,另外共模噪声比较小@@,向外辐射的能量也少@@。

在@@高速电路@@的设计中@@,往往对传输线的阻抗@@有明确的要求@@,比如要求为@@100ohm,对于差分对而言@@,影响阻抗@@的因素很多@@,包括传输线的线宽@@、线间距@@、材料的介电常数@@、传输线到参考层的距离@@、传输线导体的厚度@@,下图是@@ADSCILD的计算阻抗@@的示意图@@,红色圈圈出来的参数都会影响到阻抗@@@@:

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 所以@@如果只是为了保证阻抗@@@@,设计的方式有很多种@@。传输线间距@@宽和@@窄就是大家非常常见的一种设计状况@@。

上图中线宽为@@5.7mil,线间距@@为@@7mil,所以@@,为了保证阻抗@@不变@@,把线宽和@@线间距@@的值修改为@@4mil和@@3.49mil,其它参数都保持不变@@,计算出来的阻抗@@为@@100ohm,如下图所示@@:
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从上述两组值中可以看出来@@,后一组可以认为是紧耦合@@@@,前一组为松耦合@@@@。下面从无源和@@有源两个方向进行对比@@,即对比插入损耗和@@眼宽@@、眼高@@。

在@@ADS中搭建原理图如下图所示@@@@:

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 传输线的长度为@@6inch,分别针对两组值进行仿真@@,获得的仿真结果@@,如下图所示@@为插入损耗的对比结果@@:

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从上图中可以看到@@插入损耗在@@低频的时候@@,耦合@@的比较紧的时候稍微大一点@@,在@@超过@@@@5GHz之后@@,耦合@@的比较紧的时候损耗小一点@@。

下图为两种情况眼图的对比@@:

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从上图中可以看到@@,松耦合@@的眼宽和@@眼高@@都比紧耦合@@大一点点@@,眼高@@大@@15mv,眼宽大@@0.5ps。

综上所述@@,松耦合@@的损耗在@@低频时@@(5GHz)稍微小一些@@,在@@高频时@@(超过@@5GHz)大一些@@,但是都只相差一点点@@;眼图虽然松耦合@@会好一点@@,但是相差也不大@@,松耦合@@的眼高@@大@@了@@15mV。理论上来讲@@,为了保证阻抗@@一致性@@,在@@紧耦合@@时@@,线宽必然会细一些@@,在@@松耦合@@时线宽宽一点@@。在@@紧耦合@@时@@,随着速率越高@@,趋肤效应越大@@,损耗也就会越大@@。

当然@@,以上只是从实验上获得的一些表象结果@@,也仅仅是从信号完整性@@的角度来分析的@@。如果要进一步的研究紧耦合@@和@@松耦合@@@@,可以考虑从多方面进行验证和@@研究@@,比如保证线宽不变@@,改变介电常数@@,使线间距@@变化@@,研究结果的变化@@,或@@者再增加辐射的验证等等@@。