非对称迹线和差分阻抗
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应用说明 143 非对称迹线和差分阻抗 |
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1. 介绍 为了获取差分阻抗的某一数值，通常假定两条信号迹线有相同的横截面，这时这两条迹线为对称迹线。大多数阻抗计算软件都使用对称迹线。然而由于制造技术和公差的原因，两条迹线可能会有不同的横截面，这时这两条迹线为非对称迹线。本文将讨论迹线的不对称性对差分阻抗的值有何影响。
非对称迹线差分阻抗的计算比对称迹线差分阻抗的计算更为复杂，原因是不能利用几何构造和电气构造的对称性。使用CITS25和Si6000软件中的计算方法可以计算出两条迹线的电容和电感矩阵，再通过这些矩阵得出差分阻抗。
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2. 结果 以边缘耦合微波传输带和带状线为例计算结果。采用实际中常用的迹线宽度值。以对称迹线为参考，两条迹线右侧宽度的变动范围是+/-20%，但中线位置相同。下表中，中线值是左侧迹线左边缘到右侧迹线中线的距离。宽边耦合带状线也在计算范围内，这时，相同的迹线对称的排列在接地层间的中线两侧。两条信号迹线中较窄的一条会在对称位置上下+/- 20%范围内变动。
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微波传输带 表 1 显示了多种微波传输带配置中迹线宽度在+/- 20% 范围内变化的结果。图 1 显示了表面微波传输线衬底高度为1000mm、固定中线间距为90mm 和 130mm时，迹线宽度和差分阻抗的变化百分比。简而言之，图 1是根据表 1中头两行内的数据绘制的。表 1中其它数据也可以绘制成相近的变化图。
通常差分阻抗越高，阻抗变化百分比就越小。但超过100欧姆阻抗的变化范围都在+/- 7%左右。小于100欧姆的阻抗，阻抗变化会随对称位置的阻抗降低而增加。变化的数值还取决于迹线的间距。当中线距离为90 um、对称迹线宽度为 51mm时，迹线的间距为13.5 mm，阻抗为61.7 Ohms，阻抗变化在- 20.7% 至 17.0%之间。当中线距离为2100 mm、对称迹线宽度为1250 mm时，迹线间距为225 mm，阻抗为为80.3 Ohms，阻抗变化在 - 19.1% 至 15.2%之间。
嵌入式和表面微波传输带都遵循相同的规律。 |
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带状线 表 2 显示了边缘耦合迹线中一条迹线宽度变化在+/- 20 %范围内、宽边耦合迹线中较窄迹线位置变化在+/- 20%范围内的差分阻抗变化。
边缘耦合迹线与边缘耦合微波传输带的差分阻抗变化相似。然而具有较窄间距迹线的低阻抗的变化比具有较宽间距迹线的高阻抗的变化大。请看图 2 。 图 3 显示了宽边耦合迹线的差分阻抗变化。当迹线间距与接地层间距的一半相同、迹线高度变化在+/- 20%范围内时，阻抗变化不大。在其它迹线宽度和接地层间距下，阻抗变化也不大。
当迹线与接地层的间距并非约一半时，差分阻抗变化将出现图3所示的较大变化。
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