测试焊盘,过孔,封装引线或者连接到互连线中途的短桩线,都有寄生电容,相当于容性负载。这些容性负载通常是pf级别。
假设这些容性负载导致阻抗突变为25Ω,这导致信号传输到这里,有负的信号被反射,然后入射信号降低。当信号到达负载端后返回,在这个点,又有负的信号返回到负载端。从波形上看就是信号幅度下降,下冲,振铃,上升时间增加。
下面计算一下线路中途负载电容的阻抗:
假设上升沿是线性的dV/dt=V/Tr;
如果C很小,则Zcap很大,如果远远大于50Ω,那么与传输线的阻抗并联,几乎不影响整个传输线阻抗。如果Zcap的值与传输线相当,它与传输线50Ω并联,形成比50Ω小的阻抗,就会引起信号完整性问题。
经验法则是Zcap>5x50Ω,就不会引起信号完整性问题。带入上述公式:
也即是:
假设上升时间是1nf,则允许的电容量为4pf;如果上升时间是0.25ns,则允许的电容量是1pf。
容性突变对信号上升时间的影响有一个经验公式:
50Ω传输线,对于2pf容性突变,传输信号的10-90%上升时间增加约50x2pf=100ps。50%门限的延迟累加约为0.5x50x2pf=50ps。
50%门限的延迟成为延迟累加,用这个衡量电容突变对延迟的影响比较准确。上面的经验公式比较准确,下面是仿真结果,基本能吻合:
要想降低电容突变对信号上升沿的影响,如果电容降低不了,就只能降低传输线阻抗了。
|