平行交叉地平面的串?dāng)_分析

圖5.10中所示的電源和地的柵格方式，節(jié)約了印刷電路板的面積，但其代價(jià)卻是增加了互感。這種方法不需要單獨(dú)的電源的地層，你可以在同一層像連接電源和地一樣的連接普通信號(hào)。該方法適合于小規(guī)模的低速CMOS和普通TTL電路設(shè)計(jì)，但是對(duì)于高速邏輯電路，則不能提供充分的接地。

在地平面柵格設(shè)計(jì)圖中，在板子底層，地線水平分布，而電源走線則垂直分布在板子的頂層。在連接線的每個(gè)交叉點(diǎn)，通過(guò)一個(gè)旁路電容連接兩級(jí)線，從而形成一個(gè)平行交叉的圖案電流沿著地或電源接線平行地返回到源端。

這個(gè)系統(tǒng)中使用的旁路電容一定要非常好，因?yàn)橛行┓祷仉娏髟诹飨蝌?qū)動(dòng)門(mén)的途中要穿過(guò)多個(gè)旁路電容。

電源和地走線敞開(kāi)模式為在電源和地層上走其他的信號(hào)留下了大量的空間。在完成電源和地的連接之后，該板上的地層面的水平走線通道、電源層面的垂直走線通道仍保留，如果必須使用一個(gè)雙層板，這是一種不錯(cuò)的方法。

與此相關(guān)的另一種布局模型稱(chēng)為平行交叉地平面。

這個(gè)布線模型完全在一個(gè)層上，板子上覆蓋的線包括水平和重直的走線。平行交叉地平面方式只和地相連，該層沒(méi)有走其他信號(hào)。

平行交叉地平面有助于一個(gè)薄板上實(shí)現(xiàn)阻抗的傳輸結(jié)構(gòu)。有時(shí)候在一個(gè)薄的介質(zhì)上，實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)意的阻抗所需要的寬度往往因?yàn)樘鵁o(wú)法可靠地加工。

在這種情況下，地層就可以采用平行交叉地平面模型，增加串聯(lián)電感，減少旁路電容，從而提高線路在特性阻抗，除非走線以45度對(duì)著交叉方向，否則不要在平行交叉地平面上試著實(shí)現(xiàn)控制線路阻抗。只有當(dāng)平行線比上升沿的長(zhǎng)度小許多時(shí)，這種方法才能有效。

與完整地平面相比，電源和地的柵格及平行交叉地平面布局都在走線間引入了很大互感問(wèn)題是，互感這么大，電路還能正常工作嗎？

首先讓我們估計(jì)穿過(guò)一個(gè)平行交叉地平面上的單一走線的自身電感，這個(gè)估算同樣適用于一個(gè)電源和地的柵格布局。

其中，L=電感，NH
X=平行線寬度，IN
W=走線寬度，IN
Y=走線長(zhǎng)度，IN

如果走線靠近一條平行交叉線，電感就稍少一些，如果平行交叉圖案和走線寬度接近或小于線寬，就幾乎沒(méi)有影響。

如果第二條走線與第一條走線很近，走在了相同平行交叉線間，兩條走線將會(huì)緊耦合，第二條走線與第一條走線的耦合電感LM，與上式中的L相同。

如果第二條走線偏移的距離D很合適，與第一條走線的互感則會(huì)減少，其分母和式類(lèi)似，但是用平行交叉線尺寸X代替H項(xiàng)。

使用“開(kāi)槽地平面的串?dāng)_”的計(jì)算公式，可以計(jì)算由自感和互感引起的上升時(shí)間化和串?dāng)_電壓。