信号性、传输线和以太网

课程安排©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第2页信号完整性传输线集总电路还是传输线?传输线布线以太网布线信号完整性?©

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TechnologyIncorporated..C10第3

页信号完整性“信号完整性或SI是一种电信号质量的测量方法”（Wikipedia）如何测量电信号质量？延迟上升时间过冲串扰©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第4页良好的信号完整性需要的信号仅到达指定的目的地通过传输介质到达走线天线©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第5页需要的信号和不需要的信号将到达负载的信号最大化传递到其它地方的信号尽可能小良好的信号完整性能带来良好的EMI/EMC性能©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第6页传输线？©

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TechnologyIncorporated..C10第7

页单端传输线©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第8页层返回“单”线电流从地平面或实现简单易受共模信号的干扰单端传输线中电流流动示意图负载©

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TechnologyIncorporated..C10第9

页差分传输线©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第10

页“双”线大部分电流从双线中的另外一根线中返回能够提供共模抑制差分传输线中的电流流动示意图©

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TechnologyIncorporated..C10第11

页传输线理想的网络连接零长度零阻抗集总电路零长度非零阻抗传输线有限长度非零阻抗©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第12页理想的网络连接零长度信号不会失真©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第13页集总电路零长度串联电感并联电容串联电阻©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第14页传输线理想的传输线信号以有限的速度传输信号可延伸到无限距离信号传输时不失真信号传输时不衰减实际的传输线电容不为零电感不为零©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第15页传输线有时，这并无大碍通常没有足够的时间分析设计中的每个网络连接仔细选择上升时间长度电容©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第16页集总电路还是传输线？©

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TechnologyIncorporated..C10第17

页长度法短传输线可看作集总电路l=Tr/dL：上升沿长度Tr：上升时间D：延迟（速度的倒数）电路短于l/6时，可以看成集总电路©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第18页带宽方法F3dB≈K/TrF3dB：脉冲响应滚降3dB时的频率Tr：脉冲上升时间K=0.338（对 脉冲而言）K=0.350（对单极指数衰减而言）©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第19页长度和频率若K=0.35：Tr≈0.35/F3dB□速度随介质的不同而变化。对FR4而言：外层约为0.6c内层约为0.47cTr=ld=l/0.6c计算上升沿长度l≈0.6c∙0.35/F3dBl

(m)≈6.3x107(m/s)/F3dB(Hz)©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第20页电容性负载带大电流的FET驱动器的小电流MOSFET□过冲使驱动器与负载匹配©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第21页传输线布线©

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TechnologyIncorporated..C10第22

页传输线类型带状线内层两个地平面微带线□外层一个地平面将阻焊盘作为电介质!©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第23页选择微带线微带线走线宽度高于地平面的走线高度电介质的选择（最通用的是FR4）宽度高度©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第24页走线计算阻抗□在计算器——计算方程式是公开的！中搜索“impedancecalculator

microstrip”保持阻抗的一致性□其它信号电路板边沿解耦并行传输线间耦合得很好知道大电流在哪里流动走线平面©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第25页避免直角走线阻抗不连续©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第26页避免地平面间隙©

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TechnologyIncorporated..C10第27

页以太网布线©

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TechnologyIncorporated..C10第28

页以太网规范以太网采用差分信号典型阻抗为100Ω相对于参考平面，阻抗为~65Ω与100Ω的偏差激发共模信号匹配走线长度一对差分双绞线中的每一根线的长度都应相同成对走线，而不是以两根单独的线来走线正确端接©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第29页以太网端接每个以太网双绞线必须端接传输线端接之外的走线为开路节点通常每对以太网双绞线端接两个电阻两个电阻尽可能对称放置以太网端接也可以为传输双绞线提供电流遵循厂家的建议©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第30页差分/共模端接ZoV+½VRRmttV-此电路（或若其|V变+|=异|V电-|路,则）节通点常V用m为来0端V接，以太网传输线对R于等A这效C表于信明将号该2，个节电阻点源值有和为效地接½电地R压的应电相阻等串…联…t

t通常，

需采用一定的方法使其相等。©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第31页电介质差分微带传输线WWTHD平面（宽度>>2W+D）Zo

=

(87/sqrt(εr+1.41))*ln(5.98*H/(0.8*W+T))Zdiff

=2*Zo*(1

–

0.48*e-(0.96*D/H)) .au/Diff

Calc/diff

index.htmDD==7走.5线m边ils与边的间隔εrr==4介.7电（常FR数4）WW==1走0

线mi宽ls度TT==1走.3线m厚ils度（1oz

铜）HH==1到0

最mi近ls的参考平面间Z的o

距=6离5.5ΩZdiff

=

100.4Ω©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第32页总结今天的课程内容包括：信号完整性传输线布线以太网电路的布线规范©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第33页参考资料High-Speed

Digital

Design,

HowardJohnson,

Martin

Graham,

PrenticeHall,

1993,

ISBN

0-13-395724-1High

Speed

Signal

Propagation,Howard

Johnson,

Martin

Graham,Prentice

Hall,

2003,

ISBN

0-13-084408-X□

/©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第34页附录©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第36页阻抗源阻抗ZS传输线阻抗Z0负载阻抗ZL理想情况：ZS

=Z0

=ZL©

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TechnologyIncorporated..C10L12SIG第37页商标Microchip的名称和徽标组合、Microchip徽标、dsPIC、KeeLoq、KeeLoq徽标、MPLAB、PIC、PICmicro、PICSTART、rfPIC和

UNI/O均为Microchip

Technology

Inc.在

和其他国家或地区的

商标。FilterLab、Hampshire、HI-TECH

C、Linear

Active

Thermistor、MXDEV、MXLAB、SEEVAL和The

Embedded

Control

Solutions

Company

均为Microchip

Technology

Inc.在的

商标。og-for-the-Digital

Age、Application

Maestro、CodeGuard、dsPICDEM、dsPICDEM.net、dsPICworks、dsSPEAK