HDMI設計指南:HDTV接收機應用中高速PCB的成功設計
受控阻抗線(xiàn)跡可用于匹配傳輸介質(zhì)的差動(dòng)阻抗(例如:線(xiàn)纜)和端接電阻。差動(dòng)阻抗由信號對線(xiàn)跡的物理幾何、它們同鄰近接地層的關(guān)系以及 PCB 電介質(zhì)決定。這些幾何形狀必須在整個(gè)線(xiàn)跡長(cháng)度上保持一致。
圖 5 描述了微波傳輸帶 (Microtrip) 線(xiàn)跡(外層線(xiàn)跡)及帶狀線(xiàn)線(xiàn)跡(通常是被兩個(gè)接地層夾在中間的層堆棧內線(xiàn)跡)阻抗計算相關(guān)的參數。
圖 5 差動(dòng)線(xiàn)跡的物理幾何
為了計算出圖 5 中 100Ω 差動(dòng)阻抗 TMDS 信號對的線(xiàn)跡幾何,可以使用閉式方程 1 " 6。
1、對于松散耦合帶狀線(xiàn)而言,s > 12 mils,數字 0.748 可能被 0.374 替換。
2、W 2h 時(shí),最大誤差為 3%
3、為了獲得最佳精確度,使 b " t > 2W 及 b > 4t,其中,b 為接地層之間的電介質(zhì)厚度。
考慮到差動(dòng)信號對及其環(huán)境之間的距離,圖 5 顯示了一個(gè)線(xiàn)跡 X,其未與鄰近的“+”和“"”導體中的電流關(guān)聯(lián)。X 可以為另一信號對線(xiàn)跡、一個(gè)接地屏蔽線(xiàn)跡或一個(gè) TTL/CMOS 線(xiàn)跡。
對于鄰近信號對和屏蔽線(xiàn)跡而言,使距離 d 等于 3 s。在一側運行屏蔽線(xiàn)跡(接地更為適宜),可能會(huì )創(chuàng )建一個(gè)增加 EMI 的失衡。接地線(xiàn)跡屏蔽應該對下層接地層有一個(gè)過(guò)孔散射。
請注意!乍一看上面的方程式,其呈現出一種可獲得線(xiàn)跡幾何的比較便宜的方法。但是,這些函數均基于經(jīng)驗數據,并代表最佳情況下的近似值。實(shí)際精確度可能會(huì )有非常大的不同,各種原因甚至會(huì )引起高達 10% 的可能誤差。
從長(cháng)遠來(lái)看,一種更精確、成本更低的方法是使用一個(gè) 2D 或更好的場(chǎng)求解器。它是一種可對麥克斯韋 (Maxwell) 方程式求解并計算出任意橫截面傳輸線(xiàn)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的軟件工具。它還可以由以上這些計算出電氣性能項,例如:特性阻抗、信號速度、串擾和差動(dòng)阻抗。一些場(chǎng)求解器還可以計算出導體內的電流分布情況。相對于近似法而言,一個(gè) 2D 場(chǎng)求解器的優(yōu)勢在于其考慮了幾乎所有任意橫截面幾何的靈活性。除了第一階項(例如:線(xiàn)寬、電介質(zhì)厚度和電解介質(zhì)常量)以外,第二階項(例如:線(xiàn)跡厚度、阻焊和線(xiàn)跡蝕刻背面)均可以被考慮到。
非連續性
非連續性就是信號路徑中差動(dòng)線(xiàn)跡阻抗偏離于其規定值(100Ω,即 15% HDMI)的地方,并假定更高或更低的阻抗值。非連續性可以引起由阻抗不匹配帶來(lái)的信號反射,進(jìn)而破壞信號完整性。這些主要是有效線(xiàn)跡寬度或線(xiàn)間間距變化的結果,而這些變化又是由不可避免的沿信號路徑線(xiàn)跡幾何傳輸,或由較差的信號線(xiàn)跡布線(xiàn)引起的。
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