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如何對(duì)串?dāng)_進(jìn)行仿真?

發(fā)布時(shí)間:2020-03-20 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】為了更好的理解和解釋串?dāng)_的各種概念,今天嘗試對(duì)串?dāng)_進(jìn)行仿真,選擇最簡(jiǎn)單易用的HyperLynx進(jìn)行一系列的串?dāng)_仿真。
   
為了更好的理解和解釋串?dāng)_的各種概念,今天嘗試對(duì)串?dāng)_進(jìn)行仿真,選擇最簡(jiǎn)單易用的HyperLynx進(jìn)行一系列的串?dāng)_仿真。
 
1、微帶線(xiàn)串?dāng)_仿真
1)仿真模型
在HyperLynx中搭建如下電路,U1為驅(qū)動(dòng)端,電路模型為CMOS, 3.3V, 上升沿驅(qū)動(dòng),U2為接收模式。
 
如何對(duì)串?dāng)_進(jìn)行仿真?
 
在HyperLynx中通過(guò)對(duì)疊層進(jìn)行設(shè)置,設(shè)置傳輸線(xiàn)為微帶線(xiàn),傳輸線(xiàn)線(xiàn)寬為9 mil, 線(xiàn)間距為8 mil, 距離走線(xiàn)下方參考層的高度為5 mil, 相對(duì)介電常數(shù)為3.9,線(xiàn)長(zhǎng)為68 inch, 傳輸延時(shí)為10 ns。
 
如何對(duì)串?dāng)_進(jìn)行仿真?
 
仿真結(jié)果如下:
 
如何對(duì)串?dāng)_進(jìn)行仿真?
 
我們知道,前向串?dāng)_在微帶線(xiàn)的情況下很小,在帶狀線(xiàn)的情況下基本不存在,并且前向串?dāng)_隨著長(zhǎng)度的增加而增大。
 
從仿真結(jié)果可以看出來(lái),驅(qū)動(dòng)信號(hào)A從坐標(biāo)軸左側(cè)出發(fā),一個(gè)耦合的后向串?dāng)_信號(hào)C立刻從接收端反射回來(lái),并開(kāi)始沿著被動(dòng)線(xiàn)向前傳播,這個(gè)信號(hào)的寬度大約是20ns, 恰好是耦合區(qū)域的2倍。
 
驅(qū)動(dòng)脈沖傳播了10ns (傳輸線(xiàn)延時(shí))時(shí),在B未知出現(xiàn)了前向串?dāng)_B,它是一個(gè)負(fù)方向的信號(hào),寬度大約是2ns(大約是驅(qū)動(dòng)信號(hào)的上升時(shí)間),緊跟在前向串?dāng)_之后的是后向串?dāng)_信號(hào),寬度約為20ns, 幅度是C端(后向串?dāng)_)幅度的一半。這是因?yàn)槲挥贐端的51歐姆電阻和51歐姆的傳輸線(xiàn)構(gòu)成的分壓器起到了分壓作用,使其幅度減小了50%。
 
2)長(zhǎng)度對(duì)串?dāng)_的影響
對(duì)傳輸線(xiàn)長(zhǎng)度進(jìn)行修改,設(shè)置耦合長(zhǎng)度為33.75 inch,67.5 inch,135 inch 三種情況,用時(shí)間表示的耦合長(zhǎng)度分別大約為5 ns, 10 ns, 20 ns。
 
仿真結(jié)果如下:
 
如何對(duì)串?dāng)_進(jìn)行仿真?
 
從仿真結(jié)果可以看出來(lái), 隨著耦合長(zhǎng)度的增加:
前向串?dāng)_的幅度增加
●  前向串?dāng)_的寬度保持恒定
●  后向串?dāng)_的幅度大小保持恒定
●  后向串?dāng)_的寬度隨著耦合長(zhǎng)度的增加而增大。
 
2、帶狀線(xiàn)串?dāng)_仿真
修改Stackup, 將耦合傳輸線(xiàn)改為帶狀線(xiàn)
 
如何對(duì)串?dāng)_進(jìn)行仿真?
 
仿真結(jié)果如下:
 
如何對(duì)串?dāng)_進(jìn)行仿真?
 
有一個(gè)重要的不同點(diǎn),這種情況下沒(méi)有前向串?dāng)_脈沖。這樣也證明了理論分析的一點(diǎn),在帶狀線(xiàn)的環(huán)境中,前向串?dāng)_的容性成分與感性成分幾乎是大小相等方向相反的,所以它們相互抵消。所以對(duì)于一些對(duì)串?dāng)_敏感的信號(hào),把走線(xiàn)都走到帶狀線(xiàn)的環(huán)境中去,就可以減少一種類(lèi)型的串?dāng)_。
 
3、終端匹配對(duì)串?dāng)_的改善
嘗試以下方法,在被動(dòng)線(xiàn)的近端添加一個(gè)終端匹配電阻(R3),這個(gè)終端匹配電阻會(huì)吸收流向U2的后向串?dāng)_信號(hào),從而在近端不會(huì)存在反射。
 
如何對(duì)串?dāng)_進(jìn)行仿真?
 
仿真結(jié)果如下:
 
如何對(duì)串?dāng)_進(jìn)行仿真?
 
可以看出來(lái),在遠(yuǎn)端不存在反射。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中,很難像在仿真模型中那樣簡(jiǎn)單的在終端放置匹配電阻,那么,遠(yuǎn)端串?dāng)_也就可能不會(huì)完全消除,而且我們也沒(méi)有真正消除近端的后向串?dāng)_,只是把它吸收了,不會(huì)反射回去。所以只能說(shuō)減小了串?dāng)_。
 
通過(guò)上面的一些仿真,我們證實(shí)了控制串?dāng)_可以采取的方法:
●  把走線(xiàn)走在帶狀線(xiàn)中
●  走線(xiàn)和參考層之間的距離盡可能小
●  走線(xiàn)之間的距離盡可能大
●  充分利用近端阻抗匹配的良好效果
(來(lái)源:信號(hào)完整性之旅,作者:王彥武)

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