pcb線路板打樣設(shè)計布線路徑的差異又稱“外質(zhì)不對稱”;是造成時鐘脈沖不對稱的另一個主要原因。電容性負(fù)載的變化,傳播速率的變化,蝕刻帶來的幾何尺寸的變化是造成“外質(zhì)不對稱”的主要因素。
1)電容性負(fù)載的變化
時鐘脈沖信號在不同路徑間傳播時,會因為時鐘脈沖信號的傳送路徑與相鄰pcb線路板打樣線路之間的互容、路徑上的通孔、IC封裝引腳端、信號線與電源層的關(guān)系等因素,造成時鐘脈沖信號的上升時間發(fā)生變化。一旦傳送路徑上的時鐘脈沖信號的上升時間不相等,其經(jīng)過臨界電壓電平的轉(zhuǎn)態(tài)時間也就會不一樣,時鐘脈沖不對稱的情形就會發(fā)生。不同數(shù)字IC的輸入電容值可能不一樣,不同傳送路徑所掛的負(fù)載個數(shù)也可能不相等,這些都會造成電容性負(fù)載的變化。
2)傳播速率的變化
在pcb線路板打樣設(shè)計上,信號的傳播速率與印制電路板材料的介電常數(shù)和傳輸線的幾何結(jié)構(gòu)(微帶結(jié)構(gòu)或條狀結(jié)構(gòu))有關(guān)。當(dāng)印制電路板材質(zhì)的密度或純度有所變化時,會導(dǎo)致介電常數(shù)G發(fā)生變化。而傳輸線的幾何結(jié)構(gòu)是造成傳播速率變化的主要參數(shù)。在一個多層板上,信號傳播路徑在不同層級之間來回更換,往往會產(chǎn)生“外質(zhì)不對稱”問題。
對于一個需要極佳的“外質(zhì)不對稱”控制的高速數(shù)字電路而言,通常都必須將時鐘脈沖信號固定放在pcb線路板打樣最外層,并且將其他相關(guān)的接線布局在其周圍。這種布局方法帶來的問題是,時鐘脈沖信號會輻射出許多高頻諧波干擾能量,對于電磁干擾的抑制來說是一件非常麻煩的事。如果對“外質(zhì)不對稱”的控制不是十分必要,為抑制電磁干擾,通常會將時鐘脈沖信號埋在內(nèi)層的隱藏式條狀結(jié)構(gòu)里。
3)蝕刻帶來的幾何尺寸的變化
對于硅半導(dǎo)體器件而言,傳導(dǎo)區(qū)(類似導(dǎo)線)厚度和寬度的偏差也是造成不對稱的主要原因。同樣,pcb線路板打樣蝕刻的長度、位置和厚度尺寸的偏差也會對時鐘信號的抵達(dá)時間產(chǎn)生影響。PCB或硅晶上的導(dǎo)線長度的偏差會造成時鐘信號傳輸路徑長度的變化,傳輸路徑長度的變化又等于時間的變化。因為每單位長度的衰減量是一個與頻率相關(guān)的函數(shù),傳輸線的長度不同,會導(dǎo)致信號的高階頻譜能量被衰減的比例也不一樣。
pcb線路板打樣設(shè)計傳輸線的特性阻抗是其厚度、寬度和介電常數(shù)的函數(shù),其中任何一項因素發(fā)生偏差或變化就表示特性阻抗會出現(xiàn)阻抗斷點,會產(chǎn)生反射現(xiàn)象。
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