防止信号界面速度衰减第九组.ppt

速度的衰减,组员： 王香梅 黄海舟 黄如泽,防止信号界面,目录,互连线的直流电阻太大,电的表面效应,高频介电损耗,互连线的直 流电阻太大,互连接 信号是由芯片上的激励器电路产生， 通过互连接和终端而传输到接收器的。激励器和接收器之间的通信路径，叫做封装中的互连接,互连线电阻太大时，趋近与-1。由于反射系数趋近于-1，电压要达到稳定需要更多的时间，信号界面速度衰减,解决措施,阻抗匹配： 1、双端匹配 2、串联终端法 3、并联终端法,解 决 措 施,尽可能减小互连线电阻： 1、增大互连线面积 2、选用电阻率较小的材料 3、尽可能减小互连线长度,理想的匹配状态实际上是不存在的, 而且逻辑电路的输入和输出阻抗都具有非线性, 且互连线的引线电感和线路的杂散电容的存在也是不可避免的。因此, 即使是最好的匹配, 也只能是在不同程度上对反射干扰进行了抑制, 使其不致影响系统的正常工作。因而在实际电路中尽量缩短互连线的长度, 则是至关重要和最根本的方法。,解决措施,电的表面效应,趋肤效应,解决措施,趋肤效应 拓 展,静电现象中的电趋肤效应机理 在外电场中处于静电平衡状态的导体，其上的电荷都分布在导体的外表面上，因为导体内的电荷在外电场的作用下，都要处于外电场的低能位置，所以，导体上的负电荷必然逆着外场线的方向运动到导体的外表面上，在外电场和导体内部的晶格势场(对负电荷有吸引作用)的共同作用下，处于静电平衡状态而分布在导体的外表面上(靠近外场场源电荷)；而导体内的正电荷在外电场的作用下将沿着外电场场线的方向运动到在外场中电势能最低的地方(远离外场场源荷导体外表面上). 在外电场中，导体内的负电荷(电子)由于外场对其做功，使其在晶格势场中的能量增加，故导体内的负电荷在晶格势场中的能态一定升高，负电荷(电子)一定会远离原子核，但同时又受到原子核的吸引作用，当外场作用力与晶格势场的作用力平衡时，负电荷一定处于导体靠近外场场源电荷一端的外表面上. 这就是静电现象中的电趋肤效应机理.,趋肤效应 拓 展,直流电趋肤效应机理 人们通常认为直流电电流密度是均匀分布的，即直流电没有趋肤效应，但实际上直流电同样有趋肤效 应. 载有直流电的导体中的载流子在做定向运动时，电流产生磁场，载流子是在磁场中作定向运动的，因此，必将受到磁场力的作用. 可以根据安培定理判断出载流子(电子)受到的磁场力是垂直于电流方向向外的，即指向导体外表面的，由此可知，载流导体外表面层中集中了负电荷，靠近导体轴线附近集中了正电荷，由此产生了横向电场(电场方向垂直于导体轴线向外)，载流子受到的这个横向电场作用的电场力，其方向垂直于导体轴线向内，正是在横向电场力和磁场力(一对平衡力)的作用下，载流子处于力学平衡状态，这就是直流电的趋肤效应机理.,趋肤效应 拓 展,趋肤效应应用 利用趋肤效应，在高频电路中可用空心铜导线代替实心铜导线以节约铜材。架空输电线中心部分改用抗拉强度大的钢丝。虽然其电阻率大一些，但是并不影响输电性能，又可增大输电线的抗拉强度。利用趋肤效应还可对金属表面淬火，使某些钢件表皮坚硬、耐磨，而内部却有一定柔性，防止钢件脆裂。,高频介电损耗,介电损耗 介电损耗是指电介质在交变电场中,由于消耗部分电能而使电解质本身发热的现象。 原因：电解质中含有能导电的载流子,在外加电场作用下,产生导电电流，消耗掉一部分电能,转为热能。,介电损耗 介电损耗角正切又称介质损耗角正切，是指电介质在单位时间内每单位体积中，将电能转化为热能（以发热形式）而消耗的能量。表征电介质材料在施加电场后介质损耗大小的物理量，以tan来表示，是介电损耗角。,介电损耗,介电常数,随着频率增加，基板中的损耗不能再忽略不计，信号的传播损耗或衰减可以表示成： 式中：信号传播衰减，单位为dB/m；r基板的介电常数；tan基板的介质损耗因数；f 频率。 可以看出，基板tan越小，信号传播的衰减越小。,在高频电路中，信号传输速度可以表示为： 式中：V 信号传输速率，单位为m/s；C真空中的光速，单位为m/s；r基板的介电常数。 可以看出，基板介电常数越低，信号传播得越快，因此要得到高的信号传输速率，就必须研究开发低介电常数的基板材料。,解决措施,对于同轴传输线，采用绝缘性质较好的介 质,尤其对于传播高频信号的良导体同 轴传输线尤为重要, 这样可以避免 介电损耗对传播信号的影响, 保证传播信号的真实性。,对于高频PCB基板，要尽 量采用低介电损耗底介电常数的材料。,聚苯醚改性环氧树脂,PCB高频基板 底损耗 低介电常数,聚四氟乙烯,氰酸酯改性环氧树脂,解决措施,氰酸酯树脂,解决措施,对r和tan 的影响,聚苯醚改性环氧树脂,氰酸酯改性环氧树脂,聚四氟乙烯,氰酸酯树脂,氰酸酯树脂具有优异的电绝缘性能、耐高温性能、高尺寸稳定性和低吸水率，可用作高性能复合材料的基体树脂，是一种理想的高频印刷电路板树脂基体。,具有优良的电气性能、耐化学腐蚀、耐热、使用温度范围广、吸水性低，高频率范围内r、tand变化小，非常适用于作 为高速数字化和高频的基 板材料,1 朱明杰. 传输线的反射干扰. 电子测试，2009.6. 2 岳小萍. 电趋肤效应机理与应用. 新乡学院学报，29（1）. 3 丁立涛. 端接方式对改善高速电路串扰的分析研究. 电子科技，2011，24（3）. 4 丁同浩. 非理想互连的传输线模型和串扰分析. 西安电子科技大学学报，2010，37（4）. 5 杨盟辉. 高频PCB基材介电常数与介电损耗的特性与改性进展. 印制电路信息，2009.4.10. 6 高速电路PCB中串扰的仿真分析与抑制对策,文献,6 周劲松. 高速电路PCB中串扰的仿真分析与抑制对策. 电工研究. 7 王万金. 基于时域BLT方程的传输线介