開(kāi)槽地平面的串?dāng)_分析

圖5.8中描述的串?dāng)_情況是一個(gè)典型的布局設(shè)計(jì)中錯(cuò)誤，稱(chēng)為地槽。當(dāng)一個(gè)布線(xiàn)設(shè)計(jì)工程師把正常的布線(xiàn)層的究竟用盡，想在地層面上塞進(jìn)一根走線(xiàn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)地槽。通常采用的方法是地層面上分割出一個(gè)長(zhǎng)條，然后在里面布線(xiàn)。對(duì)于垂直經(jīng)過(guò)該槽的走線(xiàn)，地槽會(huì)增加其電感，也增加了串?dāng)_。這種做法應(yīng)該是被禁止的。

在密集的背板上經(jīng)過(guò)連接器的區(qū)域時(shí)也會(huì)發(fā)生地槽的情況，因此應(yīng)該確認(rèn)每個(gè)引腳的間隙孔，保證所有的引腳之間的地保持連續(xù)（見(jiàn)圖5.9）。

如圖5.8所示，從驅(qū)動(dòng)器A點(diǎn)返回的電流不能直接從走線(xiàn)A~B之下流過(guò)，而是轉(zhuǎn)向繞過(guò)地槽的頂端。

經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向的電流形成了一個(gè)大的環(huán)路，嚴(yán)重地增加了信號(hào)路徑A~B的電感，從而減慢了在B點(diǎn)收到信號(hào)時(shí)的上升時(shí)間。

轉(zhuǎn)向的電流周時(shí)與走線(xiàn)C~D的返回電流路徑環(huán)路形成嚴(yán)重重疊。這個(gè)重疊在信號(hào)走線(xiàn)A~B和走線(xiàn)C~D之間引起一個(gè)大的互感。

與走線(xiàn)A~B串聯(lián)的有效電感是：

其中，L=電感，NH
D=槽長(zhǎng)度，IN
W=走線(xiàn)寬度，IN

槽寬度幾乎不影響信號(hào)走線(xiàn)的電感。任何寬度的一個(gè)槽，無(wú)論多窄，都會(huì)使電流轉(zhuǎn)向，繞過(guò)槽的兩端。槽的寬度從零一直到等于槽的長(zhǎng)度，效果都一樣。

如果走線(xiàn)由在靠近槽的一端，電感就比較少一些。如果槽長(zhǎng)度和走線(xiàn)寬度接近或小于線(xiàn)寬，就幾乎沒(méi)有影響，如果槽靠近走線(xiàn)，但沒(méi)有和走線(xiàn)交疊，影響也較小。

由槽導(dǎo)致電感的變化所引起的上升時(shí)間損失，其數(shù)值取決于所采用的端接情況。最壞的情況是一條長(zhǎng)線(xiàn)，在電感兩端的源端阻抗都是ZO。因此L/R濾波器的10~90%上升時(shí)間的結(jié)果形式如下：

使用平方求和再開(kāi)平方根的方法合并這一上升時(shí)間和正常信號(hào)的上升時(shí)間：

對(duì)于驅(qū)動(dòng)一個(gè)大的容性負(fù)載C的短線(xiàn)，其10~90%的上升時(shí)間為：

這樣的一個(gè)電路可能會(huì)發(fā)生振鈴。該電路的Q值取決于驅(qū)動(dòng)器的源電阻RS：

當(dāng)Q值大于1時(shí)，電路會(huì)振鈴，當(dāng)Q值接近1時(shí)，電路上的上升時(shí)間遵從式當(dāng)Q值小于1時(shí)，電路的上升時(shí)間比前式的時(shí)間慢。

如果第二條走線(xiàn)與第一條走線(xiàn)很近，也橫穿了相同的槽，這兩條走線(xiàn)將會(huì)緊耦合。第二條走線(xiàn)與第一條走線(xiàn)的耦合電感LM與式中的L相同。

如果第二條走線(xiàn)由在靠近槽的一端，它與第一條走線(xiàn)的耦合電感隨著它與槽端的距離線(xiàn)性減少。

根據(jù)耦合電感和驅(qū)動(dòng)電路的電流變化時(shí)間速率的知識(shí)，可以算出兩條走線(xiàn)之間的交叉耦合電壓：

對(duì)于一條長(zhǎng)線(xiàn)，△I只是等于驅(qū)動(dòng)電壓除以特性阻抗：

對(duì)于驅(qū)動(dòng)一個(gè)大的容性負(fù)載C的短線(xiàn)，電流變化速率是電壓的二次導(dǎo)數(shù)：

文中第2式到第8式對(duì)于地平面中由任何阻斷所引起的電感的分析都同樣合適。