HDMI設(shè)計指南:HDTV接收機應(yīng)用中高速PCB的成功設(shè)計
受控阻抗線跡可用于匹配傳輸介質(zhì)的差動阻抗(例如:線纜)和端接電阻。差動阻抗由信號對線跡的物理幾何、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線跡長度上保持一致。
圖 5 描述了微波傳輸帶 (Microtrip) 線跡(外層線跡)及帶狀線線跡(通常是被兩個接地層夾在中間的層堆棧內(nèi)線跡)阻抗計算相關(guān)的參數(shù)。
圖 5 差動線跡的物理幾何
為了計算出圖 5 中 100Ω 差動阻抗 TMDS 信號對的線跡幾何,可以使用閉式方程 1 " 6。
1、對于松散耦合帶狀線而言,s > 12 mils,數(shù)字 0.748 可能被 0.374 替換。
2、W 2h 時,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。
考慮到差動信號對及其環(huán)境之間的距離,圖 5 顯示了一個線跡 X,其未與鄰近的“+”和“"”導(dǎo)體中的電流關(guān)聯(lián)。X 可以為另一信號對線跡、一個接地屏蔽線跡或一個 TTL/CMOS 線跡。
對于鄰近信號對和屏蔽線跡而言,使距離 d 等于 3 s。在一側(cè)運行屏蔽線跡(接地更為適宜),可能會創(chuàng)建一個增加 EMI 的失衡。接地線跡屏蔽應(yīng)該對下層接地層有一個過孔散射。
請注意!乍一看上面的方程式,其呈現(xiàn)出一種可獲得線跡幾何的比較便宜的方法。但是,這些函數(shù)均基于經(jīng)驗數(shù)據(jù),并代表最佳情況下的近似值。實際精確度可能會有非常大的不同,各種原因甚至?xí)鸶哌_(dá) 10% 的可能誤差。
從長遠(yuǎn)來看,一種更精確、成本更低的方法是使用一個 2D 或更好的場求解器。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?zhèn)鬏斁€電場和磁場的軟件工具。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?dāng)_和差動阻抗。一些場求解器還可以計算出導(dǎo)體內(nèi)的電流分布情況。相對于近似法而言,一個 2D 場求解器的優(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:線寬、電介質(zhì)厚度和電解介質(zhì)常量)以外,第二階項(例如:線跡厚度、阻焊和線跡蝕刻背面)均可以被考慮到。
非連續(xù)性
非連續(xù)性就是信號路徑中差動線跡阻抗偏離于其規(guī)定值(100Ω,即 15% HDMI)的地方,并假定更高或更低的阻抗值。非連續(xù)性可以引起由阻抗不匹配帶來的信號反射,進(jìn)而破壞信號完整性。這些主要是有效線跡寬度或線間間距變化的結(jié)果,而這些變化又是由不可避免的沿信號路徑線跡幾何傳輸,或由較差的信號線跡布線引起的。
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