信号完整性分析基础知识之传输线和反射(五):较短阻抗不连续的传输线、残桩和末端容性负载引起的反射

news2024/9/23 7:25:39

首先来一首定场诗:难难难,道德玄,不对知音不可谈。对了知音谈几句,不对知音枉费舌尖。

较短不连续点引起的反射

很多时候,板载走线的宽度必须要收窄,特别是经过PF区域或者拥挤区域。如果传输线的某一小段宽度变细,特性阻抗也会明显增加,那么阻抗会变化多少,并且变细的长度超过多少会出现问题呢?


三个特性决定了小段传输线宽度变化的影响:不连续点的时延,不连续点的阻抗,以及信号的上升时间。如果时延比上升时间更长,换句话说,不连续性在电学上很长——反射电压将饱和。反射率的最大值将和不连续点之前的反射有关。


例如,如果线宽收窄导致阻抗从50Ohm变化到了75Ohm,反射率就是0.2。下图显示了来自长传输线不连续性的反射和传输信号的一些示例。

随着不连续阻抗的变化,传输线电路中的反射和传输信号具有较长但均匀的不连续性。


阻抗不连续导致信号来回震荡,引起反射噪声。这就是为什么一定要在内部互连中保持均匀特性阻抗。为了保证电压反射噪声小于5%,需要保证传输线的特性阻抗变化小于10%。
请注意,无论来自第一个不连续点的反射是什么,它都将与第二个不连续点的反射相等但符号相反,因为 Z 1和 Z2 将反转。如果不连续性可以保持较短,则两端的反射可能会抵消,并且对信号质量的影响可以忽略不计。下图显示了具有 25 欧姆的短长度不连续性的反射和传输信号。

具有较短但均匀不连续性的传输线电路中的反射和传输信号,不连续性的时间延迟从上升时间的 0% 增加到 40%。

如果不连续位置的时延小于上升时间的20%,那么不连续点将不会出现问题,和之前的结论一致。也即是说,最大可接受的阻抗不连续长度就是:

 其中Lenmax就是最大不连续长度,RT是上升时间。

 例如,如果上升时间为 0.5 纳秒,则短于 0.5 英寸的收缩可能不会造成问题。如果不连续的时间延迟可以保持在上升时间的 20% 以下,则不连续的影响可以忽略不计。这与经验法则相同,即不连续的长度(以英寸为单位)应小于信号的上升时间(以纳秒为单位)。

 短桩引起的反射

一段均匀的传输线经常会增加一些分支,来实现多个扇出,如果分支很短,就成为stub。BGA 封装上通常会发现一个短截线,以允许将所有引脚连接在一起,方便对焊盘进行镀金处理。总线在制造过程中被断开,留下小的、短的短截线连接到每条信号线上。
很难分析一个stub的影响,因为需要考虑所有的反射情况。当信号从驱动器发出,他会首先遇到分支点,这里会由于两条传输线线段的并联出线一个低阻抗,这会导致一个负反射返回源端。一小部分信号将继续沿着两个分支传播。当stub上的信号传输到stub末端,他会反射回分支点,然后又反射到stub的末端,这样在stub上来回震荡。同时,在与分支点的每次交互中,stub中的部分信号将返回源和远端。每个交界处都是一个反射点。
两个影响信号质量的重要因素是信号的上升时间和stub的长度。在这里我们假设stub位于传输线的中间,并和传输线具有相同的特性阻抗。下图展示了stub长度从20%上升时间到60%上升时间下的仿真反射信号和传输信号。

中间具有短桩的传输线上的反射和传输信号,短桩时延从上升时间的20%增加到60%

 作为粗略的经验法则,如果短截线长度保持短于上升时间空间范围的 20%,则短桩的影响可能并不重要。同样,如果stub比上升时间的 20% 长,它可能会对信号产生重要影响,必须进行仿真以评估它是否可以接受。
例如,如果驱动器的上升时间为 1 纳秒,则时间延迟短于 0.2 纳秒的短桩可能是可以接受的。短桩的长度约为 1 英寸。经验法则是:

这是一个简单易记的经验法则。例如,对于 1 纳秒的上升时间,让短桩短于 1 英寸。如果上升时间为 0.5 纳秒,则保持短桩短于 0.5 英寸。很明显,随着上升时间的减少,设计短桩以使其不影响信号完整性变得越来越难。
在BGA封装中,通常不可能避免在封装的制造中使用电镀短桩。这些短桩通常小于0.25英寸长。当信号的上升时间长于0.25nsec时,这些电镀短桩可能不会引起问题,但当上升时间下降到0.25nsec以下时,它们肯定会引起问题,并且可能需要为制造没有电镀短桩的封装支付额外费用。 

容性终端引起的反射

所有真实的接收器都有一些门输入电容,典型值为2pF。此外,接收器的封装信号引脚和返回路径之间也会有大约1pF的电容。如果传输线末端有三个存储器件,负载大约10pF。
如果信号在传输线上传输,并在末端遇到一个理想电容,实际的瞬时阻抗是由反射率决定,会随时间变化。毕竟,电容的阻抗在时域下:

Z是电容的瞬时阻抗,C是电容的容值,V是信号的瞬时电压。
如果信号的上升时间比电容充电时间短,在初始时间电容器的电压会上升非常快,阻抗很小。但是随着电容充电,穿过电容器的电压会越来越小,变化率dV/dt降低,这会造成电容器阻抗迅速增加,如果时间足够长,随着电容器充满电后,其阻抗相当于开路。
这意味着反射率是随时间变化的。反射信号会先下跌然后上升到近似开路状态。实际的表现取决于传输线的特性阻抗、电容器的电容以及信号的上升时间。下图展示了2pF,5pF,10pF电容仿真结果。

上升时间0.5ns,远端容性负载的传输线上反射和传输信号。

 传输电压模式的长期响应看起来像电阻器对电容器充电。电容器的存在过滤了上升时间,并充当接收器信号的“延迟加法器”。我们可以估计新的上升时间和信号通过中点(即延迟加法器)转换的时间延迟的增加,因为它非常类似于 RC 电路的充电,其中电压以指数时间常数增加:

 

这个时间常数是电压上升到 1/e 或最终电压的 37% 所需的时间。 10%−90% 上升时间与 RC 时间常数的关系为: 

 在传输线末端有一个容性负载,看起来电压正在以 RC 行为充电。C是负载的电容。R是传输线的特性阻抗Z0.传输信号10-90的上升时间如果以RC充电为主,大致是:

例如,如果传输线特性阻抗50Ohm,电容10pF,10%-90%充电时间为2.2*50Ohm*10pF=1.1ns。如果初始信号上升时间比1.1ns的充电时间更短,线路末端电容性负载的存在将占主导地位,将决定接收器位置信号的上升时间。如果信号的初始上升时间比 10−90 的充电上升时间长,那么末尾的电容会给上升时间增加一个延迟,它会大致等于 10−90 的上升时间。
始终注意 10−90 RC 上升时间,它基于线路的特性阻抗和输入接收器的典型容性负载。当 10−90 上升时间与初始信号上升时间相当时,远端的容性负载将影响时序。 

一个典型情况是电容为 2 pF,特性阻抗为 50 欧姆。 10−90 上升时间约为 2.2 × 50 × 2 = 0.2 纳秒。当上升时间为 1 纳秒时,这个额外的 0.2 纳秒延迟加法器几乎看不出来,可能并不重要。但是当上升时间为 0.1 纳秒时,0.2 纳秒的 RC 延迟可能是一个重要的延迟加法器。当驱动在远端分组的多个负载时,在所有时序分析中包括 RC 延迟加法器很重要。
在接收器的 IBIS 模型中,输入栅极电容项是 C_comp 项。这将在任何电路仿真中自动包含栅极电容的影响。如果接收器中有 ESD 保护二极管,则该值可能高达 5–8 pF。通常,它可以保持低至 2–3 pF。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/510845.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

eSIM证书要求-证书验证-EID

SM-DP 和 SM-DS 应该验证 EUM 和 eUICC 证书中限制的 IIN 和 EID 的一致性(参见第 4.5.2.1.0.2 和 4.5.2.1.0.3 节),并考虑 SGP.29 [ 89]。 根据 SGP.29 [89] 颁发的 EID 没有 SGP.02 [2] 中定义的 8 位 IIN。 相反,它们具有可变长…

【计算机视觉 | Python】十个 Python 图像处理工具,建议点赞收藏

文章目录 一、前言二、常见的库2.1 scikit-image2.2 NumPy2.3 SciPy2.4 PIL / Pillow2.5 OpenCV-Python2.6 SimpleCV2.7 Mahotas2.8 SimpleITK2.9 pgmagick2.10 Pycairo 一、前言 这些 Python 库提供了一种简单直观的方法来转换图像并理解底层数据。 今天的世界充满了数据&am…

linux【网络编程】之UDP网络程序模拟实现

linux【网络编程】之UDP网络程序模拟实现 一、开发环境二、服务端实现2.1 接口认识2.1.1 socket创建网络通信套接字2.1.2 bind:绑定Ip和端口号2.1.3 sockaddr_in结构体2.1.4 IP地址转换函数:inet_addr、inet_ntoa2.1.5 recvfrom:读取数据 2.2…

大语言模型进化树重磅发布,感慨技术方向选择的残酷,文末有彩蛋

文 / 高扬(微信公众号:量子论) 今天说点有深度的内容。五一假期,学习了一篇论文《Harnessing the Power of LLMs in Practice: A Survey on ChatGPT and Beyond》。 这篇论文来自 Amazon 以及 Texas A&M University 研究团队&…

【2023 · CANN训练营第一季】应用开发深入讲解——第五章 端到端案例讲解

学习资源 样例介绍 使用DVPP加速预处理网络输入,并通过模型转换使能静态AIPP功能,使能AIPP功能后,YUV420SP_U8格式图片转化为RGB,然后减均值和归一化操作,并将该信息固化到转换后的离线模型中,对ResNet50…

传统IDC服务器迁移上云流程

上云是趋势,越来越多企业的IDC服务器选择迁移上云,迁移上云的方式有很多,阿里云提供服务器迁移中心SMC来帮助用户迁移上云。使用SMC服务器迁移中心,将您的源服务器方便快捷地迁移至阿里云,支持的迁移源类型包括IDC服务…

【Java EE 初阶】锁策略以及CAS问题

目录 1.常见的锁策略 1.乐观锁 vs 悲观锁 2.读写锁 3.重量级锁 vs 轻量级锁 4.自旋锁(Spin Lock) 5.公平锁 vs 非公平锁 6.可重入锁 vs 不可重入锁 7.Synchronized实现了哪些锁策略? 1.是乐观锁也是悲观锁 2.既是轻量级锁也是重量级…

K_A37_005 基于STM32等单片机驱动ADS1115 ADC模块 串口与OLED0.96双显示

K_A37_005 基于STM32等单片机驱动ADS1115 ADC模块 串口与OLED0.96双显示 所有资源导航一、资源说明二、基本参数参数引脚说明 三、驱动说明IIC时序对应程序: 四、部分代码说明1、接线引脚定义1.1、STC89C52RCADS1115 ADC模块1.2、STM32F103C8T6ADS1115 ADC模块 五、基础知识学习…

解决“未在本地计算机注册“OraOLEDB.Oracle.1”提供程序“问题

由于本地使用Oracle.ManagedDataAccess批量插入问题,连接数据库时报错 : ProviderOraOLEDB.Oracle;Data Sourceorcl;User IdQueueDp;PasswordQueueDp 此问题之前解决过没记录,又遇到了,忘了怎么解决,试了很多没效果 解决办法一、…

用好git stash,工作超nice

一、介绍 如果修改后的内容还不想commit,就可以用git stash命令。它会将工作区和暂存区中的修改(也就是还没commit的内容)都会被保存到堆栈里,并在之后恢复到任意指定的分支上。 二、应用场景 1、在分支a进行开发feature 1时,突然需要紧急…

2、Orangepi Zero2刷机和系统启动

目录 2.1 工具安装 2.2 刷机 2.3 登录系统 2.4 修改登陆密码 2.5 网络配置 2.6 SSH登陆开发板 就像买了电脑,出厂带有 windows 操作系统,才算是正在的电脑,开发板需要烧写对应的系统固件,才 能正常发挥作用 工具 Orangepi Zero2…

【异常解决】浏览器无法访问此网站ERR_UNSAFE_PORT/网页可能无法连接,或者它已永久性地移动到了新网址问题解决方案

浏览器无法访问此网站ERR_UNSAFE_PORT问题解决方案 一、问题描述二、问题原因三、解决方案3.1 方案1修改服务器访问端口号(推荐)3.2 方案2修改浏览器设置3.2.1 Chrome浏览器3.2.2 Firefox浏览器3.2.3 Edge浏览器 一、问题描述 访问某一个特定的网址之后…

Flume系列:Flume Channel使用

目录 Apache Hadoop生态-目录汇总-持续更新 1:Kafka Channel 2:File Channel 3:Memory Channel Apache Hadoop生态-目录汇总-持续更新 系统环境:centos7 Java环境:Java8 1:Kafka Channel Kafka Chan…

vim键位图+vim基本操作命令表

前言:本章末vim的基本操作命令总结的比较全,建议收藏起来,方便后面使用时作字典查找。 目录 一、什么是vi(vim)? vim键盘 二、vim工作模式 1)命令模式 2)编辑模式 3)末行模式 4&#xf…

「2024」预备研究生mem-等差数列基础

一、等差数列基础 二、课后练习题 思路,知道a1和d ,就可以知道an,sn

Kafka 集成 SpringBoot, 快速入门

一、kafka的生产者和消费者 1. 生产者发送消息的流程 2. 消费者接收消息的流程 二、 java 代码实现 1. 添加依赖&#xff1a; <dependency><groupId>org.apache.kafka</groupId><artifactId>kafka_2.12</artifactId></dependency>2. 实现…

回溯算法例题(剪枝策略)

目录 1.组合1.77. 组合2.216. 组合总和 III3.17. 电话号码的字母组合4.39. 组合总和5.40. 组合总和 II 2.分割1.131. 分割回文串2.*93. 复原 IP 地址 3.子集1.78. 子集2.90. 子集 II 4.排列1.46. 全排列2.47. 全排列 II 5.棋盘问题1.51. N 皇后2.37. 解数独 6.其他1.491. 递增子…

系统移植 5-10

1.进入linux内核源码目录下&#xff0c;打开Makefile文件&#xff0c;搜索vmlinux&#xff0c;找到cmd_link-vmlinux命令&#xff0c; 1179 cmd_link-vmlinux \ 1180 $(CONFIG_SHELL) $< "$(LD)" "…

不同应用场景瑞芯微RK3568主板方案定制

随着物联网和智能设备的迅猛发展&#xff0c;瑞芯微RK3568主板方案作为一种高性能的系统System-on-a-chip&#xff08;SoC&#xff09;&#xff0c;已经成为嵌入式系统、智能家居设备和工业自动化设备等应用场景的首选方案。定制瑞芯微RK3568主板方案可以满足不同应用场景的需求…

科技云报道:ChatGPT应用爆火,安全的大数据底座何处寻?

科技云报道原创。 毫无疑问&#xff0c;AIGC正在给人类社会带来一场深刻的变革。 而剥开其令人眼花缭乱的华丽外表&#xff0c;运行的核心离不开海量的数据支持。 ChatGPT的“入侵”已经引起了各行各业对内容抄袭的担忧&#xff0c;以及网络数据安全意识的提高。 虽然AI技术…