【探讨】带状线的参考平面被分割以后对于阻抗的影响

niuwa

对于一根带状线，如果其中的一个参考平面不是完整的平面且该带状线跨分割线，那么该跨分割的情形对阻抗有没有影响？如果有，那么影响程度有多大？因为我们在进行阻抗控制，用软件算线宽及线间距的时候并没有考虑分割线的影响。

bingshuihuo

好帖子别沉了

niuwa

英文的都写好了，准备问SI-list上的一些大牛们，但又怕自己对阻抗的认知不够深刻，邮件发出去会被笑话，现在这里问下了。。

shark4685

1 _5 T8 v2 q0 q- Z" L' n0 [
跨分割影响从大的来说分为2个方面:
9 k/ s7 r% k( j7 D5 t. p
1.信号完整性和电源完整性方面的影响
. S' G$ p" a+ S- M0 l7 S( Z  x7 M   如你所说,会造成阻抗不连续,会产生反射,造成信号质量的问题.

4 }  t6 c  \. O* r5 n: Q' f
- q  t  j+ p# K! |1 D0 f7 x, n  跨了分割还会,产生很多个谐振点,特别是在某个频点,如果信号的频率和
, \& e% `4 Z% _* M% x平面谐振,将会带来很大的电源完整性问题



2.emc方面的影响
  跨分割造成回流路径断裂,会在平面上形成电流环,导致EMI的辐射问题.

shark4685

所以我们一般能不跨分割,那就尽量不要跨分割!

niuwa

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) h/ b/ D; {& P. [% @
# ?9 G! ?) ?! m3 d- f你没明白我的意思，不跨分割的道理都懂，而且我所的那种情况并不是你所说的那种跨分割。

7 Q  }; w& H  l; L" l0 e5 G我的意思是，其中一个平面被跨分割对于带状线的阻抗影响。所谓带状线，那必定有2个参考平面，其中的一个平面被跨分割了，但它还有一个完整的平面作为回流路径，我认为这种情况不能算作跨分割吧。我只是就这种单边的跨分割问问阻抗与2边都是完整的有什么区别。

shark4685

& M: u% H6 L( C" |6 O; I1 w4 T
! l- o: c: \( G% ?+ w上面的图就是验证的带状线的!如你所说:2个参考平面,一个完整,一个跨分割,而且这个分割,还分了是否是同一个网络!
/ W  C  q8 E3 B0 k3 s) \1 l写出结论前没说清楚,不好意思!
/ G! q" V7 d; l% J7 B+ m" w6 i- u
6 _, S" f& D1 L. t; m- _, R; ]. y) B

! m5 O6 ^0 W9 K& a+ ?
7 p( O3 O. K5 d# O4 y

旅客

; e  M  g" g- Q! f9 i, p4 g5 q% Q我觉得还看具体情况，如果信号线到非完整平面的间距大于（最好远大于）完整平面的间距，那跨分割的对阻抗的影响就小很多。

niuwa

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嗯，感谢shark4685版主的热心解释和仿真支持，赞！
7 |- q8 k0 ]) Y* ]4 b8 S# V+ p
2 e5 H& J; `" _- I, c
( V1 U6 ^2 P  K$ x: n1 `; T现就你的仿真结果做一点我的分析：
1.衰减：
        直到3.6GHz才到-1db（个别谐振极点先忽略），到8GHz才会衰减到-3db，图中可以看到两边都分割且没有电阻的谐振极点很明显，有一个频点是在1G以下的，单板信号的频谱只要到了这个地方就一定会有问题

2.单边分割与无分隔的区别：
  `& Q7 v/ D0 }& i* N        可以看到两个图中的区别都不是很明显，上面一个时域中的图的振铃很明显的是两边都分割的，而其余两个波形都很接近很平坦。然后频域中的S参数，我的理解是对比绿线和蓝线，区别也不是很大。

0 X/ G- X5 _! s9 e3.我的结论，从信号质量上看，单边跨分割的影响因该是比较小的，在1GHz以下应该说是几乎一样的。（如果你的仿真是可以足够信赖的话）
: A) h8 l7 G$ C. C

niuwa

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6 W( l$ _* ~- M& d" z% s2 i% m2 p4 k嗯，这个知道，信号的阻抗参考和回流都是优先选取最短路径。我发这篇帖子的目的就是要探讨：在两个参考平面与带状线间距差不多的情况下，单边分割到底有多大的影响。

因为这几天没什么大的设计，将之前做的一块大板打开随便看看，共16层，几乎没有哪个层的信号做到了带状线两边都是完整平面的，又都是有阻抗要求的信号线，故有点疑问。

shark4685

9 S- p4 u# h6 H, ]  n6 }& c
6 n; Z9 k% k. M+ S, h3 B! e* ~也是巧合,恰好这段时间也在研究跨分割,本想得到一个很好的(跨分割严重影响信号质量)答案,
) W) W& F. O* T0 W+ L% {但实际上跨分割(少于2个,且有另外个参考平面)对信号得影响并没有我们想象得那么大,特别不是在特别高速的情况下.
最大的影响估计是在PI跟EMC方面.可能让设计者不能接受.

, t. J. z5 @. a5 M8 C继续分享下完全跨分割(没有另外的参考层),我们得到得结果:

: w0 f5 L  \4 x$ p* A" u/ r

8 i: T" M( p- F' m& ?6 ?# }+ r" B
$ |$ `# G+ F/ `7 O" h: d! k
; |. @2 W$ m  S9 R( f    平面完全隔开后输出波形没有直流电位，即相当传输线中串联AC耦合电容的效果
' [) z, p" S* }% \8 k      这个可能我们平时得设计要特别注意.

袁荣盛

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/ w' r# a: k( ^/ c- d, q4 T
哥们，你口误说反了...

lijun_0605

请问一下 版主主是不是用 SIMAVE做的参数提取？  那时域分析是用的那个软件？
5 W  O1 J, |6 {( s1 M9 s8 w对于楼主的这句话 有一点不解
平面完全隔开后输出波形没有直流电位，即相当传输线中串联AC耦合电容的效果
) y7 B. W; Q1 w5 B, t+ j8 h; y平面完全隔开：是指的 PCB上的全部平面吗  还是只是相邻的？
! e$ R- L* n. T7 [5 B: C另外，如果版主真是用的SIWAVE提取的 S参数，之后再做时域仿真的话
* G4 d& k  r2 x$ m/ O* T* Q( R那么 这种情况下用SIWAVE提取的这个 参数就是不准确的 版主是用的HFSS
+ D0 S" E. _3 b4 n还请楼主指教！！

旅客

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改过来了，多谢提醒.

icy88

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8 l! F: Q7 R1 b, ^* F
; q" r0 D9 }  X& j请问为什么siwave在这种情况下提的S参数不准确呢？

shark4685

时域分析工具是Hspice,选取了一个谐振点的频率,模拟最坏的情况..
平面层隔开是指上下两个平面同时跨割断分割...这种情况在设计中比较少见...