直线 与不规则 pattern的差异 对电路板 辐射 和阻抗 的影响

最近几年线路板十分受欢迎说白了的「meander」输电线，殊不知这类不规律(zigzag)输电线伴随着clock频率进一步提高，设计方案工作人员也意识到必不可少使输电线pattern尽量完全一致。理论上从driver端至接受收端(receiver)直线距离有可能完全一致 ，但是实际上当彼此之间的间距愈来愈长时，输电线pattern必然变成不规律样子，有鉴于此文中将通过试验結果，深入分析平行线状与不规律状的 pattern差别对电源电路的危害。

实验步骤

图1是试验用印刷线路板的外型，特性阻抗(impedance) Zo为50Ω，一共有A～G 7种路线图案设计(pattern)( 图2)，pattern长短全是290mm，因为不规律layout因而pattern长短被转化成150mm，如下图3所显示电源电路图案设计都无斜角弯折设计方案。四层线路板为四层板总薄厚1.6mm，第一层安置电子器件部件，第二至第四层分别是接地质构造(earth)、Vcc层与原理图(图4)，辐射源材料是依据3米(meter)规律水准置放线路板测量水准偏波。

图1 线路板的外型

图2 7种路线pattern对特性阻抗的危害

图3 路线图案设计弯折与特性阻抗 Zo 的转变

图4 试验用电源电路

图5是以上实验室得到的辐射源材料。如下图所示7种路线图案设计都是有长70mm的平行线一部分，E与G的路线图案设计的工作频率为650～850MHz，平行线一部分长短为130 mm的;D与F的路线图案设计有工作频率为350～450MHz，具备较多的辐射源。

若将线路板的诱电率ε归入考虑到，而且假定电路板上的光的速度为时：

650 MHz的光波长λ=277mm，λ/4=70mm

650 MHz的光波长λ=514mm，λ/4=130mm

以此就可推理「路线图案设计平行线一部分」与「导致辐射源最高值的光波长」二者的关连性，换句话说路线图案设计平行线一部分时间较短的A、B、C三路线图案设计的辐射源较低，相形之下D、E、F的辐射源较为大;凸凹集中化的D、E、F的辐射源比凸凹分散化的A、B、C大，G则没法列入反省范畴。

图5 7种路线图案设计造成的辐射源

以上试验用印刷线路板的特性阻抗Zo 是运用图6的基础理论计算方法所获取的数值，为了更好地测量相近MHz级别线路板具体姿势时特性阻抗值，因而运用图7所显示TDR(TIme Domain Refrectometer)量测器检验线路板的特性阻抗。TDR的姿势基本原理是捕获电磁波或者超声波碰撞物件后下降的数据信号(echo)再将时间差高低图象画，以此测量結果如下图8所显示。由图可推断以下三项结果：

(1)。识别码G的路线图案设计以外，其他路线图案设计的电阻值Zo 并无显著差别。

(2)。识别码C、D的路线图案设计，键入接线端子正后方如果有凸凹时，其周边的电阻值Zo 很高。

(3)。识别码G的路线图案设计特点偏差。

必不可少留意的是包括识别码G的路线图案设计再内，路线图案设计的「物理学长短」物理学长短皆为290mm

图6 板上的路线图案设计类型电源电路

图7 线路板的路线图案设计特性阻抗量检测系统

图8 7种路线图案设计运用TDR测量的特性阻抗值

相较下「电气设备长短」亦即330-152=178mm几乎成一定值。由以上结果发生以下2个疑惑：

(1)。一般都觉得「电气设备长短」与「物理学长短」，但是路线图案设计弯折频次亦即凸凹频次与长短的关联为什么?

(2)。半导体材料生产商对电阻值Zo 的偏差量一般都设成±10%，以上试验证实实际上偏差量可小于±5%，但是半导体材料生产商未来要怎样界定键入电阻值?

相关第(1)项的怀疑比如图8所显示路线不规律为 ，图案设计总长为L时：

的关联会创立，式中的亦即数据信号行驶横着累计规格与路线不规律n不相干，换句话说必不可少抑止L的2nh，如此一来为了更好地提升n必不可少降低h，因而图9的路线不规律频次越多，图案设计的h必不可少想方设法使它越来越更小，殊不知图8的不规律路线却未产生L特性阻抗有效成分，且图的数据信号未按照a→b→c→d→e路径行驶，却由a→d→e→h→i途径行驶，关键缘故由如下图10的表明便可得到有效的表述。

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