基础电路设计二不规则电路对辐射与阻抗的影响

1、根底电路设计二不规那么电路对辐射与阻抗的影响.、八、-刖言最近几年电路板非常流行所谓的mea nder导线，然而这种不规那么zigzag导线随着clock频率不断提高，设计人员也意识到必需使导线pattern尽可能完全相同。理论上从driver端至接收收端receiver直线距离有可能完全相同，不过事实上当两者之间的距离越来越长时，导线pattern势必成为不规那么形状，有鉴于此本文将透过实验结果，深入探讨直线状与不规 那么状的pattern差异对电路的影响。实验步骤图1是实验用印刷电路板的外观，阻抗 impedanee Zo为50Q，共有AG 7种线路图案 pattern"图2,

2、pattern长度都是 290mm，由于不规那么 layout因此pattern长度被压缩成 150mm，如图3所示电路图案都无直角弯曲设计。四层电路板为四层板总厚度 1.6mm，第一层装设电子组件， 第二至第四层分别是接地层 earth、Vcc层与电路图图4,辐射资料是 根据3米meter法那么水平放置电路板量测水平偏波。图1电路板的外观接收端dr i veriffi1pa itern spec:卩.貧凹凸綜路圖窠長度：賞鼬mJB1UM*_J I魂逋击iy&rK图2 7种线路pattern对特性阻抗的影响I F*l图3线路图案弯曲与特性阻抗Zo的变化JHjI.iw vrwfcf li

3、afiXT| $vlI 1=一 一=Jkjr-图4实验用电路图5是上述实验所获得的辐射资料。如下图7种线路图案都有长 70mm的直线局部，E与G的线路图案的频率为 650850MHz，直线局部长度为 130 mm的；D与F的线路图案有 频率为350450MHz，具有较多的辐射。假设将电路板的诱电率&列入考虑，并且假设电路板上的光速为时：650 MHz 的波长 匸 277mm ,入 /4 70mm650 MHz的波长 匸514mm ,入/牟130mm依此就可推论线路图案直线局部与造成辐射最大值的波长两者的关连性，也就是说线路图案直线局部长度较短的A、B、C三线路图案的辐射较低，相形之下D

4、、E、F的辐射比拟大；凹凸集中的 D、E、F的辐射比凹凸分散的 A、B、C大，G那么无法纳入检讨范围。(A )線路圖案(E)線賂圖案(F)線路罔秦(C)線路圖案(G)線踣圖案(D)線路圖案图57种线路图案产生的辐射上述实验用印刷电路板的阻抗Zo是利用图6的理论计算公式所获得的计算结果，为了量测类似MHz等级电路板实际动作时阻抗值，因此利用图7所示TDR(Time Domain Refrectometer)量测器检测电路板的阻抗。TDR的动作原理是捕捉电波或是超音波撞击物体后反弹的信号(echo)再将时差强弱图像画，依此量测结果如图8所示。由图可归纳以下三项结论：(1) .编号G的线路图案除外，

5、其它线路图案的阻值 Zo并无明显差异。(2) .编号C、D的线路图案，输入端子正前方如果有凹凸时，其附近的阻值Zo很高。(3) .编号G的线路图案特性极差。必需注意的是包含编号 G的线路图案再内，线路图案的物理长度物理长度皆为290mm(b)sirip line羅糠層 (議電率6 )图6板上的线路图案种类电路量測系統需地严板(b)量測齟抗液珞的方法絳端為髙阴抗絡端為低阻抗图7电路板的线路图案特性阻抗量测系统(a)A. K, C線胳圖案的量測結果(b)& D、E、F線路圖案的量測結果5"線路圖案的量測結果图8 7种线路图案利用TDR量测的特性阻抗值相较之下电气长度亦即330 -

6、 152 = 178mm几乎成一定值。由以上结论出 现以下两个疑问：(1). 一般都认为电气长度与物理长度，可是线路图案弯曲次数亦即凹凸 次数与长度的关系为何？ (2).半导体厂商对阻值Zo的误差量一般都设为土 10%上述实验证明事实上误差量可低于土 5%不过半导体厂商将来要如何定义输入阻值？有关第(1)项的质疑例如图8所示线路不规那么为，图案全长为L时：L=；.'二 2.-的关系会成立，式中的1 ；： 二亦即信号行进横向合计尺寸与线路不规那么 n 无关，也就是说必需抑制L的，如此一来为了增加 必需减少,因此图 9的线路不规那么次数越多，图案的'必需设法使它变得更小，然而图 8的不规那么线路却未发生L阻抗成份，且图的信号未依照Q i 二a :路径行进， 却由"一一=' 苹'路径行进，主要原因由如图10的说明便可获得合理的 解释。接收端H= *、與圖 金相同。假设粧考虑砂兩端時就曹産生阻抗L jIfiiti卑台愼兩端