关于高速电路的信号回流的2个问题

snowwolfe

如果一对高速差分信号传输线（2.5G），经过过孔传输到另一信号层中。
两信号层的回流路径分别是两个地平面，但是没有在信号过孔旁边添加地过孔，因而造成了信号回流路径的不连续，问题如下：
) b/ |3 E7 `: x1 如此会对信号眼图有什么影响？
+ o1 D$ g; W, V2 可以用什么软件对该现象进行仿真？

希望能得到论坛朋友们的解答

$ n$ ~) Y' j7 K, H' F1 R/ S[ 本帖最后由 snowwolfe 于 2008-7-24 09:44 编辑 ]

江潮

qiangqssong 发表于 2011-8-4 17:07
刚看到了《信号完整性分析》书中第315页，图11.18上面的一段提示好像解释了我们争论的这个问题：
- G+ D6 P, P  Q! T2 l; }* z    当信 ...

! H9 x9 V( E6 ]/ ]( ^8 i! O! h$ x这么精彩的帖子，不挖出来可惜了。我来接替wuzi兄继续。你说的在器件内的“隔离”之概念，恐怕对传输线上的瞬态特性未必有影响，进而，对返回电流分布，未必有影响。

紫韵晴天

拜读啦，，谢谢。

snowwolfe

在线等待大家的回答！

snowwolfe

高手在哪里？

liqiangln

！你把你的情况用mentor或是cadence的信号仿真软件描述出来，仿真出的结果就是你要的东西！
# q! b1 `/ d/ l9 d: i1 `5 h
这个很容易的！

snowwolfe

首先cadence可以仿真2.5G的信号嘛？
其次，我想仿真的是信号回流的不连续，曾经用hyperlynx试过，在回流路径不连续的情况下，信号眼图没问题，根本不行。
! m+ i) n; A: e8 Q. G
[ 本帖最后由 snowwolfe 于 2008-7-24 13:31 编辑 ]

libsuo

我想你有个问题是没注意到的：
5 k; v* ?. T' I% |1 R- T“差分信号经过过孔传输到了另一信号层中，那么回流路径也应该通过过孔选择另外一个参考平面，因为两信号层的回流路径(也就是参考平面)分别是两个地平面”。这种情况只是理想情况。这样的安排信号回流是走最低阻抗路径的。
$ T! |' s' k: k  f但是你在差分信号护层的情况下，没有安排回流路径的换层，并不是说信号回流就会不连续，只不过它走的不是最低阻抗路径而已。电流最终还是会回流到0V参考点。除非你的两个地平面始终没有过孔连接在一起，差分信号和地最终没有形成一个完整的回路，那样才会出现回流路径不连续。

你想是不是这样子？
. h* f7 a7 J" R) R4 O2 q
1 C4 J* V  @2 `7 j, K+ ^# r8 n[ 本帖最后由 libsuo 于 2008-7-24 17:49 编辑 ]

sky2008

你所说的这个差分信号是真实的差分信号还是伪差分？
: Q  M+ Y# Q! I如果真是差分信号，那么差分信号的回流基本上是通过相对的那个信号进行回流的。
. o* F' E, V0 t8 V. ]  Q因此这种情况下你所说没有地过孔对信号也就没有影响了。

如果是伪差分，那么它必然是通过地回流的，当你没打地孔的时候，信号会寻找最近的地孔来回流。
因此影响的大小要看最近的过孔有多远了。

  ~- y( w& C% G5 c据我说知，目前还没有软件可以仿真回流路径。在仿真原理上还比较容易实现，但整个环境比较复杂，进行电磁场仿真的时候计算量非常大，对计算机的要求也会很高。

, P% {& x! {) M7 J个人看法，不一定正确，请斧正！

liqiangln

！
首先cadence可以仿真2.5G的信号嘛？EDA365论坛( e2 F# M6 a3 {0 _/ M: [+ ~
# |- l7 [9 j( ?9 c. l6 X其次，我想仿真的是信号回流的不连续，曾经用hyperlynx试过，在回流路径不连续的情况下，信号眼图没问题，根本不行。

4 e4 R/ T" L$ L: p0 `首先cadence可以仿真2.5G的信号嘛？：这个最近没研究过，可以看看最近版本
/ A2 k; g6 Y3 C3 ~9 M
7 P& V, R3 m- ~8 E: R其次，我想仿真的是信号回流的不连续，曾经用hyperlynx试过，在回流路径不连续的情况下，信号眼图没问题，根本不行。：如果你按照你描述你的建模，软件会算出你的参考平面不是同一个地平面，这个信号没问题，有什么问题吗？你认为一定有问题。你的参考平面又不是一部分是电源，一部分是地，跨平面了。再说2.5G也不是很高速，你走线多长，用的板材是什么的？

EDA365论坛( e2 F#

libsuo

原帖由 sky2008 于 2008-7-24 18:29 发表
. [9 L. T# _) f8 l; S# z8 Y你所说的这个差分信号是真实的差分信号还是伪差分？
* ]: x" _& F8 _! h) N8 l如果真是差分信号，那么差分信号的回流基本上是通过相对的那个信号进行回流的。
因此这种情况下你所说没有地过孔对信号也就没有影响了。
  u  v4 N) l; j. P9 l& x5 K
0 b( I& B4 y9 V; `' W' L9 O如果是伪差分，那么 ...

% P' b/ V/ a1 Y( ?
! |$ b' p$ U1 w5 I1 K( {( `: ^8 q, P昨晚回去又详细翻了下书，发现点问题：
* F' u- T  V% X) r“如果真是差分信号，那么差分信号的回流基本上是通过相对的那个信号进行回流的”。
其实这个概念是不对的，即就是相位差正好为180度，电流大小完全相等的一对差分信号，其电流回流也是通过返回路径走的。只不过由于电流大小完全相等，并且相位差正好为180度，所以在返回路径中的总体效果是这一对差分信号在返回路径中没有电流，看起来就像是一个信号依赖另一个信号组成返回路径。

" e2 h! S! w, f不知道是不是这样？大家再讨论。

snowwolfe

原帖由 libsuo 于 2008-7-25 09:34 发表

; u+ R. [9 M$ z+ ^" E$ ^" i
& B+ O" v/ s  e4 ?) X$ Z% R. }昨晚回去又详细翻了下书，发现点问题：
8 B) M6 b5 |" T' Q“如果真是差分信号，那么差分信号的回流基本上是通过相对的那个信号进行回流的”。
, m/ c& g% D3 T8 e+ F' V其实这个概念是不对的，即就是相位差正好为180度，电流大小完全相等的一对差分信号， ...

那我就存在一个问题：如上所述，即使是真正的差分信号，也需要地（电源）平面回流路径，如果路径不连续，也会引起信号完整性问题？ 还是说：因为回流大小相等，相位差180度，所以处处抵消而不需要回流路径的连续了？

snowwolfe

原帖由 liqiangln 于 2008-7-24 22:45 发表
) Y8 L6 d) k) H" l1 s) v: y0 s- K！
3 m" s, {' v$ v' ^* V7 e首先cadence可以仿真2.5G的信号嘛？EDA365论坛( e2 F# M6 a3 {0 _/ M: [+ ~
其次，我想仿真的是信号回流的不连续，曾经用hyperlynx试过，在回流路径不连续的情况下，信号眼图没问题，根本不行。
5 {) w6 S8 _0 {
" d2 Z1 t3 E' o! D5 X" i; G首先cadence ...

3 V* _  v* u$ O
其实我的问题是这样的：我们做了一块2,5G光收发模块的新板，在接收的信号线部分做了改进（也就是打了过孔，更改了走线层）。结果发现新板的眼图Tr变得非常平缓，我就在考虑是否是过孔的问题而造成的影响，希望大家能帮我分析一下

libsuo

其实不管是对单一信号还是对于差分信号来说，始终要认识到电流回流选择最低阻抗路径，这个跟电源回流是一样的。那么对于差分信号的任意一个信号来说，相邻的地平面对于这一条信号来说是最低阻抗路径。所以单一一个差分信号的回流路径还是会选择参考平面。一对差分信号的回流电流如果都在同一个参考平面并且临近的话，由于通量对消作用，看起来参考平面里就没有电流了。所以说回流电流都是在参考平面里的。回流路径始终是需要的。
5 t  ^# I  S8 W
路径不连续的情况只有在不能组成回路的时候。有回路就会连续。不同的只是是否是最低阻抗路径。在信号换层的地方回流路径也跟着换层就是满足了最低阻抗路径而已。这时的信号质量应该是最佳状态罢了。

liqiangln

在接收的信号线部分做了改进（也就是打了过孔，更改了走线层）。：
那么原来是否是在表层走到，也就是说线路上过孔的数量增加没有？
" k, b( _2 \% ~  d* i) G9 u如果过缓的话，应该是由于过孔的感抗比较大造成的。
6 a1 F" W' R/ y0 _6 m% j3 w
6 L7 ^5 F1 N8 e& p$ _4 a: Q) t参考平面不连续，通常不会引起整个信号的边沿变缓的。

wgljw2000

差分信号的回流有两部分，一部分是通过相邻的电源地平面进行回流，另外一部分是通过相对的那个信号进行回流的，一般情况下通过相邻的电源地平面回流占大头，但如果没有参考面的时候或者通过参考面回流的阻抗大于通过相对的那个信号进行回流的阻抗时，这时可以通过相对的那个信号进行回流。

225631

我觉得如果是真正的差分信号，你有没有打地孔影响并不是很大，因为，他们的回流路径是相互依赖的，可是现实中会有大小相同，方向相反的差模信号吗？一般的做法是在换层的地方我们打相应的地孔，或者电容，目的是实现回流阻抗的最小话，使得路径最小，至于过孔的电感对信号的平缓程度的影响，在2.5G的频率下是会有的。
7 K5 Y( G7 L8 r3 R! W" ~1 b$ @9 l个人看法，希望大家拍砖！