说到传输线效应,大多数人都会想到一个经验法则,那就是:
“当互连线的长度大于1/6倍的信号上升时间的空间延伸时,互连线就体现出传输线效应。”
上升时间越小越容易体现传输线效应。
由此可见,同一根互连线,它是否体现传输线效应,要看它要传输什么样的信号。下图所示,一根延时为15ps的互连线,当它传输上升时间为60ps的信号时就会体现传输线效应;当它传输上升时间为180ps的信号时就不体现传输线效应。
前面讲过带宽的概念应该知道,信号的上升时间对应的就是信号的带宽,上升时间越小信号带宽越高,就越容易体现出传输线效应,在互连线的设计中就更应该小心。
由这个经验公式,我们还能得出一个更重要的信息。是否体现传输线效应,不仅取决于互连线本身,还取决于互连线要传输的信号!
当信号速率足够高(带宽很高)时,极其细小的互连结构,都有可能产生传输线效应,对信号的传输产生影响!比如说下面这些结构,当信号带宽在1GHz以内时根本就不需要考虑,但当信号带宽在几十GHz时就不能不考虑了。
- 布线瓶颈:BGA内部的线宽和外部线宽不一致;
- BGA焊球:表现出容性,降低阻抗;
- 过孔:表现出容性,降低阻抗;
- 接插件管脚:导致阻抗不连续;
- 布线的拐角:带有微小的容性效应;
其实这个经验法则只是一个简单的判断。也并不是说信号上升时间长了超过了互连线延时的6倍了,互连线就完全不体现传输线效应了,只是体现的少了。这个经验法则只是让我们对互连线的状态有一个简单的判断。
拿常见的互连线来说,随着传输信号的频率的变化会表现出不同的特性,我在这里做了一个大概的总结,如下所示:
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