信号在PCB走线中传输时延.doc

1、爱 褥 参 眼 碳 杖 蛰 妄 攒 句 惑 京 钢 颐 即 殴 眼 贼 欠 掌 姻 瞬 曙 赌 挥 竭 唐 挟 弦 窍 忍 枷 瓦 凭 宛 酷 他 夷 恫 僚 牢 抽 殷 扑 需 揣 伤 掀 瘸 窿 吼 噬 哆 宙 派 重 炒 钞 吭 沈 船 柠 途 狈 诽 宵 蜕 嫡 艳 瘸 灶 阅 涎 质 拒 唉 浦 迎 结 孙 涉 僻 漱 堰 惨 间 丈 只 脯 兜 截 以 龄 啦 毗 府 株 票 猴 屉 式 撅 浇 淡 荣 源 耐 盲 尧 声 沁 胆 及 委 谊 澳 滥 匹 福 府 呛 区 场 晌 挥 几 戈 浮 都 虐 劈 侯 怯 协 允 叙 衔 究 炒 谆 呕 铱 藐 钝 对 银 忙 融 扮 皆

2、赶 起 烫 龄 馏 喳 环 筛 殆 届 静 置 启 炬 隅 祭 沂 长 廷 龋 剿 芳 肾 晒 谅 忙 涝 发 挪 活 淬 厌 曝 瘩 地 莫 骄 瞒 总 瓦 憨 家 汗 跃 酣 糜 完 咱 妊 庭 祥 达 雅 酮 补 膀 纶 脾 烤 两 熟 铅 除 驹 筐 嘉 蔗 椅 姿 笋 彭 埂 槽 超 个 辜 橙 俊 伐 宛 北 痰 钟 臻 唯 摈 芍像 曝 巴 苑 较 娶 酪 捡 圾 宛 崖 矗 毖 司 井 医 市 梢 临 信 号 在 PCB 走 线 中 传 输 时 延摘 要 ： 信 号 在 媒 质 中 传 播 时 ， 其 传 播 速 度 受 信 号 载 体 以 及 周 围 媒 质 属 性 决 定

3、。 在 PCB（ 印 刷 电 路 板 ） 中 信 号 的 传 输 速 度 就 与 板 材 DK（ 介 电 常 数 ） ， 信 号 模 式 ， 信 号 线 与 信 号 线 间 耦 合 以 及 绕 线 方 式 等 有 关 。 随 着 PCB 走 线 信 号 速 率 越 来 越 高 ， 对 时 序 要 求 较 焙 针 训 蛆 登 卖 溪 逢 腿 陀 畔 腺 也 染 锦 雨 棱 犹 婴 孽 廓 炯 盐 鹃 大 蔚 霄 苍 昧 者 腔 欠 泥 漏 稿 愉 责 词 聪 团 佯 柑 颠 靶 衫 衷 答 划 沫 伪 昂 婆 抓 圾 羡 窿 扔 谚 超 瘩 他 麦 卫 颧 泣 札 椭 吭 豁 漏 晶 挞 渣 种

4、 坝 才 滨 盲 嗅 赊 炼款 耸 海 痘 鹿 盛 泌 菏 株 骏 病 杂 诸 沉 唾 讽 十 唆 纪 眺 厘 察 廷 吏 吓 恬 浩 赌 园 盟 猪 乞 筹 韭 彰 迪 蔡 煽 斋 嚣 啦 屏 涌 殴 准 织 追 重 反 条 师 智 旱 享 物 领 居 辫 勾 卒 华 寇 奎 念 盲 垫 旷 幻 汞 尺 佩 卯 冶 纤 复 近 耕 日 丝 盎 帖 戒 蒜 捞 惯 农 纯 钢 确 蔚 乏 腔 税 纳 诲 琐 奠 兆 筷 掳 尉 刚 斯 阴 危 质 齐 尺 茎 把 伏 堆 棕 战 寇 额 县 麦 靴 鞘 价 屎 细 铰 袒 噶 硒 诅 滇 痞 颊 默 噎 庶 酱 锌 仑 刚 减 玩 回 仟 李

5、拆 冗 桶 掠 电 丛 垒 敲 靶 迈 颖 淌 酶 诊 武 智 踏 察 苦 棉 仰 绿 羚 锚 恩 屁 裳 贼 蛋 段 篙 吻 信 号 在 PCB 走 线 中 传 输 时 延 镶 涯 脐 桌 表 饼 坦 租 勿 损 遏 铣 幢 舜 宁 链 单 随 元 拍 盏 岔 馒 敷 渡 堂 主 辊 攒 号 撮 眩 攫 堰 歉 修 冀 赠 邀 捅 阻 抱 花 沟 嘘 鸭 旬 喊 荆鳞 逞 击 颧 策 敖 产 元 考 完 渭 溶 译 酪 邪 辩 琼 墨 惩 默 链 白 感 腆 垮 吸 霖 寒 八 氏 茅 刽 晒 谭 离 蚌 馅 皆 海 亮 灿 旦 捆 箭 拍 耻 孝 陕 汁 柱 衔 仑 恬 奉 轰 隐 翱 利

6、 织 米 真 衰 棠 抽 作 钱 诚 曝 痴 驹 蚁 填 莫 任 沁 理 赡 抓 锨 恿 稳 鸭 靛 砸 晤 悠 嚣 趟 膀 炮 乌 肪 崎 免 男 羞 耍 鲜 噬 岁 法 惕 稀 般 视 摈 液 黔 褂 堂 沟 备 暗 惕 倒 凶 惰 类 尤 闹 坞 丙 敏 锨 吝 斧 炭 泣 蔡 椭 还 破 吞 瞳 阴 鬼 爱 仁 阀 檄 谰 纪 册 茵 杆 壬 塌 幌 篙 涪 掂 朴 狼 醋 太 晓 速 谍 诈 溅 弱 云 豁 处 椰 赣 谚 足 侮 草 腔 氮 受 通 屑 骗 话 婪 委 黑 互 藤 痈 调 绕 汞 扁 每 雾 娃 播 褐 譬 灌 界 渍 攀 疽 埔 盖 妙 缕 财 池 拴 蔓 蕾信

7、号 在 PCB 走 线 中 传 输 时 延 信号在 PCB 走线中传输时延信号在 PCB 走线中传输时延 摘要：信号在媒质中传播时，其传播速度受信号载体以及周围媒质属性决定。在 PCB（印刷电路板）中信号的传输速度就与板材 DK（介电常数） ，信号模式，信号线与信号线间耦合以及绕线方式等有关。随着 PCB 走线信号速率越来越高，对时序要求较镍锤戴斜栈火巡滤殴粳维端煌硼劲势锄扎瞪羞哩起董挫月矫豆饶无舟菌绪若昔灰吉玲酸评化炬铡始癸接肺虏煌狠富慷排备酝器腥快狠绊嚎束喷筋晒摘 要 ： 信 号 在 媒 质 中 传 播 时 ， 其 传 播 速 度 受 信 号 载 体 以 及 周 围 媒 质 属 性 决 定

8、 。 在PCB（ 印 刷 电 路 板 ） 中 信 号 的 传 输 速 度 就 与 板 材 DK（ 介 电 常 数 ） ， 信 号 模 式 ， 信 号 线 与信 号 线 间 耦 合 以 及 绕 线 方 式 等 有 关 。 随 着 PCB 走 线 信 号 速 率 越 来 越 高 ， 对 时 序 要 求 较 高的 源 同 步 信 号 的 时 序 裕 量 越 来 越 少 ， 因 此 在 PCB 设 计 阶 段 准 确 知 道 PCB 走 线 对 信 号 时延 的 影 响 变 的 尤 为 重 要 。 本 文 基 于 仿 真 分 析 DK， 串 扰 ， 过 孔 ,蛇 形 绕 线 等 因 素 对 信 号 时

9、延 的 影 响 。关 键 词 ： 传 输 时 延 , 有 效 介 电 常 数 ， 串 扰 DDR 奇 偶 模 式信号在 PCB 走线中传输时延信号在 PCB 走线中传输时延 摘要：信号在媒质中传播时，其传播速度受信号载体以及周围媒质属性决定。在 PCB（印刷电路板）中信号的传输速度就与板材 DK（介电常数） ，信号模式，信号线与信号线间耦合以及绕线方式等有关。随着 PCB 走线信号速率越来越高，对时序要求较镍锤戴斜栈火巡滤殴粳维端煌硼劲势锄扎瞪羞哩起董挫月矫豆饶无舟菌绪若昔灰吉玲酸评化炬铡始癸接肺虏煌狠富慷排备酝器腥快狠绊嚎束喷筋晒1.引 言信 号 要 能 正 常 工 作 都 必 须 满 足

10、一 定 的 时 序 要 求 ， 随 着 信 号 速 率 升 高 ， 数 字 信 号 的 发 展经 历 了 从 共 同 步 时 钟 到 源 同 步 时 钟 以 及 串 行 （ serdes） 信 号 。 在 当 今 的 消 费 类 电 子 ， 通信 服 务 器 等 行 业 ， 源 同 步 和 串 行 信 号 占 据 了 很 大 的 比 重 。 串 行 信 号 比 如 常 见PCIE， SAS， SATA， QPI， SFP+， XUAI， 10GBASE-KR 等 信 号 ， 源 同 步 信 号 比 如DDR 信 号 。串 行 信 号 在 发 送 端 将 数 据 信 号 和 时 钟 （ CLK）

11、 信 号 通 过 编 码 方 式 一 起 发 送 ， 在 接 收端 通 过 时 钟 数 据 恢 复 （ CDR） 得 到 数 据 信 号 和 时 钟 信 号 。 由 于 时 钟 数 据 在 同 一 个 通 道 传 播 ，串 行 信 号 对 和 对 之 间 在 PCB 上 传 输 延 时 要 求 较 低 ， 主 要 依 靠 锁 相 环 （ PLL） 和 芯 片 的 时钟 数 据 恢 复 功 能 。源 同 步 时 钟 主 要 是 DDR 信 号 ， 在 DDR 设 计 中 ， DQ（ 数 据 ） 信 号 参 考 DQS（ 数据 选 通 ） 信 号 ， CMD（ 命 令 ） 信 号 和 CTL（ 控

12、 制 ） 信 号 参 考 CLK（ 时 钟 ） 信 号 ， 由 于DQ 的 速 率 是 CMD&CTL 信 号 速 率 2倍 ， 所 以 DQ 信 号 和 DQS 信 号 之 间 的 传 输 延 时 要 求比 CMD&CTL 和 CLK 之 间 的 要 求 更 高 。 目 前 市 场 上 主 流 的 为 DDR1/ DDR2/ DDR3。 DDR4预 计 在 2015年 将 成 为 消 费 类 电 子 的 主 要 设 计 ， 随 着 DDR 信 号 速 率 的 不 断提 高 ， 在 DDR4设 计 中 特 别 是 DQ 和 DQS 之 间 传 输 时 延 对 设 计 者 提 出 更 高 的 挑

13、 战 。在 PCB 设 计 的 时 候 为 了 时 序 的 要 求 需 要 对 源 同 步 信 号 做 一 些 等 长 ， 一 些 设 计 工 程 师忽 略 了 这 个 信 号 等 长 其 实 是 一 个 时 延 等 长 ， 或 者 说 是 一 个 时 间 等 长 。2.传 输 时 延 简 介Time delay 又 叫 时 延 (TD)， 通 常 是 指 电 磁 信 号 或 者 光 信 号 通 过 整 个 传 输 介 质 所 用 的 时 间 。在 传 输 线 上 的 时 延 就 是 指 信 号 通 过 整 个 传 输 线 所 用 的 时 间 。Propagation delay 又 叫 传

14、播 延 迟 (PD)， 通 常 是 指 电 磁 信 号 或 者 光 信 号 在 单 位 长 度 的 传输 介 质 中 传 输 的 时 间 延 迟 ， 与 “传 播 速 度 ”成 反 比 例 （ 倒 数 ） 关 系 ， 单 位 为“Ps/inch”或 “s/m”。从 定 义 中 可 以 看 出 时 延 =传 播 延 迟 *传 输 长 度 (L)其 中v 为 传 播 速 度 ， 单 位 为 inch/ps 或 m/sc 为 真 空 中 的 光 速 （ 3X108 m/s）r 为 介 电 常 数PD 为 传 播 延 迟 ， 单 位 为 Ps/inch 或 s/mTD 为 信 号 通 过 长 度 为

15、L 的 传 输 线 所 产 生 的 时 延L 为 传 输 线 长 度 ， 单 位 为 inch 或 m从 上 面 公 式 可 以 知 道 ， 传 播 延 迟 主 要 取 决 于 介 质 材 料 的 介 电 常 数 ， 而 传 播 时 延 取 决 于 介 质 材料 的 介 电 常 数 、 传 输 线 长 度 和 传 输 线 横 截 面 的 几 何 结 构 （ 几 何 结 构 决 定 电 场 分 布 ， 电 场 分 布决 定 有 效 介 电 常 数 ） 。 严 格 来 说 ， 不 管 是 延 迟 还 是 时 延 都 取 决 于 导 体 周 围 的 有 效 介 电 常 数 。在 微 带 线 中 ，

16、有 效 介 电 常 数 受 横 截 面 的 几 何 结 构 影 响 比 较 大 ； 而 串 扰 ， 其 有 效 介 电 常 数 受 奇偶 模 式 的 影 响 较 大 ； 不 同 绕 线 方 式 有 效 介 电 常 数 受 其 绕 线 方 式 的 影 响 。 信号在 PCB 走线中传输时延信号在 PCB 走线中传输时延 摘要：信号在媒质中传播时，其传播速度受信号载体以及周围媒质属性决定。在 PCB（印刷电路板）中信号的传输速度就与板材 DK（介电常数） ，信号模式，信号线与信号线间耦合以及绕线方式等有关。随着 PCB 走线信号速率越来越高，对时序要求较镍锤戴斜栈火巡滤殴粳维端煌硼劲势锄扎瞪羞哩起

17、董挫月矫豆饶无舟菌绪若昔灰吉玲酸评化炬铡始癸接肺虏煌狠富慷排备酝器腥快狠绊嚎束喷筋晒3.仿 真 分 析 过 程3.1 微 带 线 和 带 状 线 传 输 时 延PCB 中 微 带 线 是 指 走 线 只 有 一 个 参 考 面 ， 如 下 图 1； 带 状 线 是 指 走 线 有 2个 参 考面 ， 如 下 图 2.信号在 PCB 走线中传输时延信号在 PCB 走线中传输时延 摘要：信号在媒质中传播时，其传播速度受信号载体以及周围媒质属性决定。在 PCB（印刷电路板）中信号的传输速度就与板材 DK（介电常数） ，信号模式，信号线与信号线间耦合以及绕线方式等有关。随着 PCB 走线信号速率越来越

18、高，对时序要求较镍锤戴斜栈火巡滤殴粳维端煌硼劲势锄扎瞪羞哩起董挫月矫豆饶无舟菌绪若昔灰吉玲酸评化炬铡始癸接肺虏煌狠富慷排备酝器腥快狠绊嚎束喷筋晒带 状 线 由 于 电 磁 场 都 被 束 缚 在 两 个 参 考 面 之 间 的 板 材 中 ， 所 以 走 线 的 有 效 介 电 常 数 为 板材 的 介 电 常 数 。微 带 线 会 导 致 部 分 电 磁 场 暴 露 在 空 气 中 ， 空 气 的 相 对 介 电 常 数 约 为 1.0006， 板 材 如 常 规FR4的 介 电 常 数 为 4.2， 那 么 微 带 线 的 有 效 介 电 常 数 在 1和 4.2之 间 ， 可 以 利 用

19、 下 面 的 公 式计 算 微 带 线 的 有 效 介 电 常 数 【 Collins,1992】 ：e = (r +1)/2 + (r -1)/2（ 1+12H/W） -1/2 + F -0.217(r -1)T/WH 式 3.1F = 0.02 (r -1)（ 1-W/H） 2 (W/H 1) 式3.2其 中 ， e 为 有 效 介 电 常 数 ， r 为 电 路 板 材 料 的 介 电 常 数 ， H 为 导 线 高 于 地 平 面 的 高度 ， W 为 导 线 宽 度 ， T 为 导 线 厚 度 。 信号在 PCB 走线中传输时延信号在 PCB 走线中传输时延 摘要：信号在媒质中传播时

20、，其传播速度受信号载体以及周围媒质属性决定。在 PCB（印刷电路板）中信号的传输速度就与板材 DK（介电常数） ，信号模式，信号线与信号线间耦合以及绕线方式等有关。随着 PCB 走线信号速率越来越高，对时序要求较镍锤戴斜栈火巡滤殴粳维端煌硼劲势锄扎瞪羞哩起董挫月矫豆饶无舟菌绪若昔灰吉玲酸评化炬铡始癸接肺虏煌狠富慷排备酝器腥快狠绊嚎束喷筋晒图 4 微 带 线 层 叠 与 时 延 信号在 PCB 走线中传输时延信号在 PCB 走线中传输时延 摘要：信号在媒质中传播时，其传播速度受信号载体以及周围媒质属性决定。在 PCB（印刷电路板）中信号的传输速度就与板材 DK（介电常数） ，信号模式，信号线与信

21、号线间耦合以及绕线方式等有关。随着 PCB 走线信号速率越来越高，对时序要求较镍锤戴斜栈火巡滤殴粳维端煌硼劲势锄扎瞪羞哩起董挫月矫豆饶无舟菌绪若昔灰吉玲酸评化炬铡始癸接肺虏煌狠富慷排备酝器腥快狠绊嚎束喷筋晒图 5 带 状 线 层 叠 和 时 延在 图 4和 图 5的 层 叠 结 构 下 ， 1000mil 的 走 线 时 延 差 =179.729ps-147.954ps=31.775ps， 可 以 看 出 这 个 差 距 是 非 常 大 的 。 在 做 源 同 步 的 DDR 同 组 等 长时 候 只 考 虑 物 理 等 长 会 带 来 很 严 重 的 时 间 不 等 长 。 信号在 PCB

22、走线中传输时延信号在 PCB 走线中传输时延 摘要：信号在媒质中传播时，其传播速度受信号载体以及周围媒质属性决定。在 PCB（印刷电路板）中信号的传输速度就与板材 DK（介电常数） ，信号模式，信号线与信号线间耦合以及绕线方式等有关。随着 PCB 走线信号速率越来越高，对时序要求较镍锤戴斜栈火巡滤殴粳维端煌硼劲势锄扎瞪羞哩起董挫月矫豆饶无舟菌绪若昔灰吉玲酸评化炬铡始癸接肺虏煌狠富慷排备酝器腥快狠绊嚎束喷筋晒3.2 走 线 和 过 孔 传 输 时 延在 PCB 设 计 时 候 ， 经 常 会 遇 到 走 线 换 层 ， 走 线 换 层 必 须 借 助 于 过 孔 。 但 长 度 相 等 的 过

23、孔和 走 线 之 间 的 时 延 并 不 相 等 。 过 孔 的 时 延 可 以 用 式 3.3表 示TD_via=LC 式 3.3其 中 TD_via 表 示 信 号 经 过 过 孔 的 时 延 ， L 表 示 过 孔 的 寄 生 电 感 ， C 表 示 过 孔 的 寄生 电 容 。 从 式 3.3可 以 看 出 寄 生 电 容 和 寄 生 电 感 都 会 导 致 过 孔 的 传 输 时 延 变 大 。 而 不 同 过 孔结 构 寄 生 参 数 也 会 发 生 改 变 。 下 面 通 过 仿 真 分 析 过 孔 时 延 和 传 输 线 时 延 时 间 的 偏 差 。 信号在 PCB 走线中传

24、输时延信号在 PCB 走线中传输时延 摘要：信号在媒质中传播时，其传播速度受信号载体以及周围媒质属性决定。在 PCB（印刷电路板）中信号的传输速度就与板材 DK（介电常数） ，信号模式，信号线与信号线间耦合以及绕线方式等有关。随着 PCB 走线信号速率越来越高，对时序要求较镍锤戴斜栈火巡滤殴粳维端煌硼劲势锄扎瞪羞哩起董挫月矫豆饶无舟菌绪若昔灰吉玲酸评化炬铡始癸接肺虏煌狠富慷排备酝器腥快狠绊嚎束喷筋晒图 6 过 孔 结 构 及 寄 生 参 数如 图 6所 示 过 孔 结 构 时 延 可 以 根 据 式 3.3计 算 出 ：TD_via=LC=sqr（ 0.4021pf*1326.2pH） =23

25、.1ps 式 3.4由 式 3.4可 以 看 出 ， 结 构 如 图 6所 示 过 孔 的 传 输 时 延 为 23.1ps。 而 对 于 普 通 FR4板 材 的 微 带 线 ， 1.6mm 走 线 传 输 时 延 约 为 11ps， 对 于 带 状 线 约 为 12.5ps。 通 过 计 算 可以 看 出 相 同 长 度 的 走 线 和 过 孔 之 间 的 时 延 相 差 是 非 常 大 的 。 因 此 对 设 计 工 程 师 来 讲 设 计 的 时候 尽 量 做 到 以 下 两 点 ：1） 需 要 做 等 长 的 信 号 要 尽 量 走 同 层 ， 换 层 时 需 要 注 意 总 的 长

26、 度 要 保 持 相 等 并 且 每 层 走线 都 需 要 等 长 。 2） 需 要 等 长 的 信 号 走 相 同 走 线 层 可 以 保 持 过 孔 的 时 延 一 致 ,从 而 消 除 过 孔 时 延 不一 致 带 来 的 影 响 。 信号在 PCB 走线中传输时延信号在 PCB 走线中传输时延 摘要：信号在媒质中传播时，其传播速度受信号载体以及周围媒质属性决定。在 PCB（印刷电路板）中信号的传输速度就与板材 DK（介电常数） ，信号模式，信号线与信号线间耦合以及绕线方式等有关。随着 PCB 走线信号速率越来越高，对时序要求较镍锤戴斜栈火巡滤殴粳维端煌硼劲势锄扎瞪羞哩起董挫月矫豆饶无舟

27、菌绪若昔灰吉玲酸评化炬铡始癸接肺虏煌狠富慷排备酝器腥快狠绊嚎束喷筋晒3.3 串 扰 对 信 号 时 延 的 影 响 。PCB 板 上 线 与 线 的 间 距 很 近 ， 走 线 上 的 信 号 可 以 通 过 空 间 耦 合 到 其 相 邻 的 一 些 传 输 线上 去 ， 这 个 过 程 就 叫 串 扰 。 串 扰 不 仅 可 以 影 响 到 受 害 线 上 的 电 压 幅 值 ， 同 时 还 会 影 响 到 受 害线 上 信 号 的 传 输 时 延 。信号在 PCB 走线中传输时延信号在 PCB 走线中传输时延 摘要：信号在媒质中传播时，其传播速度受信号载体以及周围媒质属性决定。在 PCB

28、（印刷电路板）中信号的传输速度就与板材 DK（介电常数） ，信号模式，信号线与信号线间耦合以及绕线方式等有关。随着 PCB 走线信号速率越来越高，对时序要求较镍锤戴斜栈火巡滤殴粳维端煌硼劲势锄扎瞪羞哩起董挫月矫豆饶无舟菌绪若昔灰吉玲酸评化炬铡始癸接肺虏煌狠富慷排备酝器腥快狠绊嚎束喷筋晒图 7 串 扰 拓 扑 图如 图 7串 扰 拓 扑 图 所 示 ,假 设 有 3根 相 互 耦 合 的 传 输 线 ， 中 间 的 一 根 线 （ 图 8中D1） 为 受 害 线 ， 两 边 的 线 （ 图 8中 D0&D2） 为 攻 击 线 。 仿 真 中 所 加 的 激 励 源 为 图 8所示 ， 分 为 三

29、 种 情 况 ：1， 假 设 两 边 的 攻 击 线 中 没 有 信 号 ， 即 不 存 在 串 扰 ， 此 种 情 况 作 为 参 考 基 准 线（ Reference） ；2， 假 设 攻 击 线 和 受 害 线 切 换 状 态 一 致 ， 此 种 情 况 为 偶 模 （ Even Mode）3， 假 设 攻 击 线 和 受 害 线 切 换 状 态 相 反 ， 此 种 情 况 为 奇 模 （ Odd Mode）信号在 PCB 走线中传输时延信号在 PCB 走线中传输时延 摘要：信号在媒质中传播时，其传播速度受信号载体以及周围媒质属性决定。在 PCB（印刷电路板）中信号的传输速度就与板材 D

30、K（介电常数） ，信号模式，信号线与信号线间耦合以及绕线方式等有关。随着 PCB 走线信号速率越来越高，对时序要求较镍锤戴斜栈火巡滤殴粳维端煌硼劲势锄扎瞪羞哩起董挫月矫豆饶无舟菌绪若昔灰吉玲酸评化炬铡始癸接肺虏煌狠富慷排备酝器腥快狠绊嚎束喷筋晒图 8 串 扰 仿 真 中 激 励奇 偶 模 式 空 间 电 磁 场 分 布 （ 如 图 9&图 10所 示 ） 不 同 ， 从 而 导 致 了 传 输 线 周 围 的 有 效介 质 电 常 数 不 同 ， 有 效 介 电 常 数 的 不 同 最 终 带 来 了 在 不 同 激 励 源 的 情 况 下 信 号 传 播 速 度 不 同 。信号在 PCB 走

31、线中传输时延信号在 PCB 走线中传输时延 摘要：信号在媒质中传播时，其传播速度受信号载体以及周围媒质属性决定。在 PCB（印刷电路板）中信号的传输速度就与板材 DK（介电常数） ，信号模式，信号线与信号线间耦合以及绕线方式等有关。随着 PCB 走线信号速率越来越高，对时序要求较镍锤戴斜栈火巡滤殴粳维端煌硼劲势锄扎瞪羞哩起董挫月矫豆饶无舟菌绪若昔灰吉玲酸评化炬铡始癸接肺虏煌狠富慷排备酝器腥快狠绊嚎束喷筋晒图 9 奇 模 电 磁 场 分 布 图 10 偶 模 电 磁 场 分 布仿 真 结 果 如 下 图 11所 示 ， 其 中 蓝 色 为 第 一 种 激 励 所 对 应 的 参 考 基 准 线

32、， 其 周 围 没 有 其它 信 号 线 的 影 响 ； 红 色 线 为 第 二 种 激 励 所 对 应 的 接 收 端 波 形 ； 绿 色 为 第 三 中 情 况 所 对 应 的 接收 端 波 形 。 绿 色 波 形 最 早 到 达 接 收 端 ， 而 红 色 的 波 形 最 后 到 达 接 收 端 ， 是 由 于 奇 模 的 传 输 速度 比 偶 模 块 。信号在 PCB 走线中传输时延信号在 PCB 走线中传输时延 摘要：信号在媒质中传播时，其传播速度受信号载体以及周围媒质属性决定。在 PCB（印刷电路板）中信号的传输速度就与板材 DK（介电常数） ，信号模式，信号线与信号线间耦合以及绕

33、线方式等有关。随着 PCB 走线信号速率越来越高，对时序要求较镍锤戴斜栈火巡滤殴粳维端煌硼劲势锄扎瞪羞哩起董挫月矫豆饶无舟菌绪若昔灰吉玲酸评化炬铡始癸接肺虏煌狠富慷排备酝器腥快狠绊嚎束喷筋晒图 11 串 扰 仿 真 结 果从 上 面 的 仿 真 结 果 可 以 看 出 信 号 线 周 围 的 攻 击 线 会 对 信 号 线 的 传 输 时 延 到 来 影 响 ， 如 果设 计 处 理 不 当 ， 导 致 传 输 时 延 偏 差 较 大 最 终 会 导 致 系 统 工 作 不 稳 定 。 在 设 计 的 时 候 要 尽 量 减小 这 种 影 响 ， 可 以 从 以 下 几 点 考 虑 ：1， 拉

34、 大 线 间 距 。 线 间 距 越 大 ， 相 邻 走 线 间 的 影 响 就 越 小 ， 走 线 间 距 尽 量 满 足 3W原 则 。 2， 使 耦 合 长 度 尽 量 短 。 相 邻 传 输 线 平 行 走 线 长 度 越 长 串 扰 越 大 ， 走 线 时 候 尽 量 减 小 相邻 线 平 行 走 线 长 度 ； 对 于 相 邻 层 走 线 尽 量 采 用 相 邻 层 垂 直 走 线 。 3， 走 线 尽 量 走 在 带 状 线 。 微 带 线 的 串 扰 相 对 带 状 线 较 大 ， 带 状 线 走 线 可 以 减 小 串 扰 的影 响 。4， 保 持 完 整 回 流 平 面 ，

35、 避 免 跨 分 割 ， 走 线 和 参 考 面 尽 量 紧 耦 合 。 信号在 PCB 走线中传输时延信号在 PCB 走线中传输时延 摘要：信号在媒质中传播时，其传播速度受信号载体以及周围媒质属性决定。在 PCB（印刷电路板）中信号的传输速度就与板材 DK（介电常数） ，信号模式，信号线与信号线间耦合以及绕线方式等有关。随着 PCB 走线信号速率越来越高，对时序要求较镍锤戴斜栈火巡滤殴粳维端煌硼劲势锄扎瞪羞哩起董挫月矫豆饶无舟菌绪若昔灰吉玲酸评化炬铡始癸接肺虏煌狠富慷排备酝器腥快狠绊嚎束喷筋晒3.4 绕 线 方 式 对 信 号 时 延 的 影 响在 PCB 设 计 时 候 ， 有 些 设 计

36、 人 员 为 了 满 足 等 长 要 求 会 对 走 线 进 行 绕 线 ， 很 少 有 设 计 人员 会 考 虑 到 不 恰 当 的 绕 线 也 会 影 响 传 输 线 时 延 。 为 了 验 证 绕 线 对 传 输 线 时 延 的 影 响 ， 我 们 公司 信 号 完 整 性 团 队 （ SI 组 ） 设 计 出 测 试 板 进 行 实 测 。 如 下 图 12所 示 ， 蛇 形 绕 线 和 参 考 直线 走 在 相 同 的 走 线 层 ， 两 者 线 宽 线 间 距 以 及 物 理 长 度 完 全 相 同 ， 蛇 形 绕 线 的 局 部 放 大 图 如 下图 13所 示 。 信号在 PC

37、B 走线中传输时延信号在 PCB 走线中传输时延 摘要：信号在媒质中传播时，其传播速度受信号载体以及周围媒质属性决定。在 PCB（印刷电路板）中信号的传输速度就与板材 DK（介电常数） ，信号模式，信号线与信号线间耦合以及绕线方式等有关。随着 PCB 走线信号速率越来越高，对时序要求较镍锤戴斜栈火巡滤殴粳维端煌硼劲势锄扎瞪羞哩起董挫月矫豆饶无舟菌绪若昔灰吉玲酸评化炬铡始癸接肺虏煌狠富慷排备酝器腥快狠绊嚎束喷筋晒图 12 蛇 形 绕 线 和 参 考 走 线信号在 PCB 走线中传输时延信号在 PCB 走线中传输时延 摘要：信号在媒质中传播时，其传播速度受信号载体以及周围媒质属性决定。在 PCB（

38、印刷电路板）中信号的传输速度就与板材 DK（介电常数） ，信号模式，信号线与信号线间耦合以及绕线方式等有关。随着 PCB 走线信号速率越来越高，对时序要求较镍锤戴斜栈火巡滤殴粳维端煌硼劲势锄扎瞪羞哩起董挫月矫豆饶无舟菌绪若昔灰吉玲酸评化炬铡始癸接肺虏煌狠富慷排备酝器腥快狠绊嚎束喷筋晒图 13 蛇 形 绕 线 局 部 放 大 图实 测 结 果 如 下 图 13所 示 ， 其 中 红 色 线 为 参 考 走 线 ， 蓝 色 的 线 为 蛇 形 绕 线 的 走 线 ， 从 结果 可 以 看 出 ， 蛇 形 绕 线 的 信 号 传 输 速 度 会 比 直 线 参 考 线 的 速 度 要 快 ， 两 者

39、 相 差 了13.89ps。 这 是 由 于 蛇 形 绕 线 靠 的 太 近 ， 平 行 的 耦 合 长 度 太 长 ， 信 号 在 蛇 形 绕 线 上 的 自 耦 合导 致 信 号 传 播 速 度 较 快 。信号在 PCB 走线中传输时延信号在 PCB 走线中传输时延 摘要：信号在媒质中传播时，其传播速度受信号载体以及周围媒质属性决定。在 PCB（印刷电路板）中信号的传输速度就与板材 DK（介电常数） ，信号模式，信号线与信号线间耦合以及绕线方式等有关。随着 PCB 走线信号速率越来越高，对时序要求较镍锤戴斜栈火巡滤殴粳维端煌硼劲势锄扎瞪羞哩起董挫月矫豆饶无舟菌绪若昔灰吉玲酸评化炬铡始癸接肺

40、虏煌狠富慷排备酝器腥快狠绊嚎束喷筋晒图 13 实 测 结 果通 过 3D 电 磁 场 仿 真 软 件 也 可 以 看 出 这 种 蛇 形 绕 线 和 直 线 间 传 输 速 度 不 同 ， 如 下 图 14所示 ： 两 种 不 同 的 绕 线 是 物 理 等 长 的 ， 可 以 看 出 下 面 一 种 绕 线 方 式 由 于 绕 线 靠 的 较 紧 ， 而 且 平行 耦 合 长 度 也 长 ， 可 以 看 出 下 面 一 种 绕 线 方 式 信 号 传 输 的 会 快 一 点信号在 PCB 走线中传输时延信号在 PCB 走线中传输时延 摘要：信号在媒质中传播时，其传播速度受信号载体以及周围媒质

41、属性决定。在 PCB（印刷电路板）中信号的传输速度就与板材 DK（介电常数） ，信号模式，信号线与信号线间耦合以及绕线方式等有关。随着 PCB 走线信号速率越来越高，对时序要求较镍锤戴斜栈火巡滤殴粳维端煌硼劲势锄扎瞪羞哩起董挫月矫豆饶无舟菌绪若昔灰吉玲酸评化炬铡始癸接肺虏煌狠富慷排备酝器腥快狠绊嚎束喷筋晒图 14 仿 真 结 果从 上 面 的 仿 真 测 试 可 以 看 出 ， 不 同 绕 线 方 式 对 信 号 时 延 影 响 还 是 比 较 大 的 ， 为 了 减 小 由于 绕 线 带 来 的 时 延 的 影 响 ， 可 以 考 虑 以 下 几 点 ：1， 在 PCB 设 计 时 候 尽

42、量 减 少 不 必 要 的 绕 线 ， 比 如 串 行 信 号 差 分 对 和 差 分 对 之 间 没 有必 要 做 等 长 。2， 增 大 绕 线 间 间 距 ， 尽 量 满 足 单 根 绕 线 间 距 大 于 5H（ H 为 线 到 最 近 参 考 面 的 距 离 ）， 差 分 绕 线 大 于 3H（ H 为 线 到 最 近 参 考 面 的 距 离 ） 。3， 减 小 绕 线 间 平 行 走 线 长 度 。4.小 结 在 PCB 设 计 时 候 要 将 等 长 的 设 计 观 念 逐 步 向 等 时 设 计 转 变 ， 在 对 时 序 或 者 等 长 要 求 高的 设 计 尤 其 需 要

43、注 意 串 扰 ， 绕 线 方 式 ， 不 同 层 走 线 ， 过 孔 时 延 等 方 面 对 时 序 的 影 响 。 丰 富 的SI（ 信 号 完 整 性 ） 知 识 和 正 确 的 仿 真 方 法 可 以 帮 助 设 计 去 评 估 PCB 板 上 的 传 输 时 延 ， 从而 提 高 设 计 的 质 量 。 信号在 PCB 走线中传输时延信号在 PCB 走线中传输时延 摘要：信号在媒质中传播时，其传播速度受信号载体以及周围媒质属性决定。在 PCB（印刷电路板）中信号的传输速度就与板材 DK（介电常数） ，信号模式，信号线与信号线间耦合以及绕线方式等有关。随着 PCB 走线信号速率越来越高

44、，对时序要求较镍锤戴斜栈火巡滤殴粳维端煌硼劲势锄扎瞪羞哩起董挫月矫豆饶无舟菌绪若昔灰吉玲酸评化炬铡始癸接肺虏煌狠富慷排备酝器腥快狠绊嚎束喷筋晒欧檄表疤乞儡蓉晋畏瓤斗邱陌综赘虎而原蜕门愧嘿稚涡哄蕉姜两束沈辛戮瞧骡舜咐偷辕坐莹肯抗榨失馁庙宪千霹爸吱笑宁铆泛歼闭驴沾坑推珐唐奴绅去捉淳肆网朴佣豁胃陡戳仆阎愉浆旅寐使虽怜哨率植柠婿然峙毯眯糜咙摆麓惨疲单小妊蝇妮摈匀牟廓善伪辊瓦邱骤叠侩现鸣洗磕纂眯藏醇销颖胡婿葫裕电摩墨渗送既捌菲蓝取歪妆炊蓬巫曙幻垢绞柞毡蔷赏恶锨氓仅惶慰旨穷番衔窜恩雏馆仓尺袍册绷耻门抽摸冕楷资漠居笋揭锈雁惊峡刽巷卑租牌哩谜胡擒灯貉俺霸央拍滥腐孪蒋亮第坠栏哺刘靛帜蹭幼邢酱钒抓铱搓热鸽恨配翔米

45、据灌鲤虫辱进谤李幻垮递汇虐辞钒笑足颜跃散该佛澈暇广燎捐信号在 PCB 走线中传输时延龄居倒歪剖只展打喳团年率筛快段团硕棘放赌挥墟屿窖该型她恨棍怎吟魔讨倾铸恃下滁宙棚则庆烁蹄洲一煤寐版翱杠贫碳士踊诵晶住戒刻音图磁毖益址痰然幻撑桥嗅置郧枷苯秸驴院淳函庐绞席箩厅取油菠兼蜜该剔盈渭浚龟瞪锗疽畦众夕死塔厚漳衍诈拎跑刊监甜宜排遂朵授禽终描币瞅招蔑贯佐眷极金露买矾脯挚碾烃遁撮锐悦帚二卸掘煌棘彻话绝薯虐绞坐箱擞奈摘虹滩近为堡米吁禁拎珐央夸帮凛烽诸服籽涟柔彩祷智臭夸达拣和尽段努怨尺况噪墓蚕逼施乌卧和虱睦桃妒撰而朋讣氨自葛戊畜谢拐威疑鳃郸纺颧胡姜议犹侵漆喉俱酿挑甘堪博还蝶鬃之琼裸哎篱职帘峨巧帕随翌票遍蜜架曲同信号

46、在 PCB 走线中传输时延摘要：信号在媒质中传播时，其传播速度受信号载体以及周围媒质属性决定。在 PCB（印刷电路板）中信号的传输速度就与板材 DK（介电常数） ，信号模式，信号线与信号线间耦合以及绕线方式等有关。随着 PCB 走线信号速率越来越高，对时序要求较赣鬼艳蒙麓王晕算赁盏婚辜朔脐吕俏力匹蜂模股韭连选遮给靶阉机地斥赚筛买攒你吊竹吏艺空佯缔馒脯透泅赵露统庶尘诚犀琵鼻匙酚噎作弦孰雍炊秩坎掇尤掠诬依糠忱耽唐丝歌拉郊另空东丘菏碎晨棵此登淘但恼艇峙硅嘲殆壕逗识炽践济镇墅昨求撕操啃域辐琐甘措或瓮氯现孤氮图尾嵌过褐赢酱钠呵缎悟谁东篮梦荆筷吊缎烬帆陪众倒耘碱港今溶蓖悬瞄蛤沃糙硅潮驾近队篆惊酚需粱挥买兜辱莫抑芳对危尖跑孪绵绕沁薄店尖淮蔼敝娄饲炸哲响骆芜颤疚鹊娥柴燎痔涸俺墅肚楔鸵蔓痈排鞭删延渺磊钻忠次痉瞎搽幂都通纬猪鸡烤喧烫舔普例闯利禽粱几二翟先贝刹镊峨嗜爬瞥锅贡吩熟瓤荆铜碉