【導(dǎo)讀】容性負(fù)載?是負(fù)載呈容性,還是帶容性的負(fù)載?呵呵,這不一個意思嘛,中國的語言,難怪老外覺得很難搞懂,自己人都被繞暈了。負(fù)載怎么會呈容性呢?在多負(fù)載的情況下負(fù)載怎么會呈容性呢?
容性負(fù)載?是負(fù)載呈容性,還是帶容性的負(fù)載?呵呵,這不一個意思嘛,中國的語言,難怪老外覺得很難搞懂,自己人都被繞暈了。負(fù)載怎么會呈容性呢?這個主要是在多負(fù)載的情況下,如下圖一所示,由于分支和負(fù)載較多,不可避免的會增加過孔來連通信號,普通過孔是呈容性的,其次還有芯片封裝上的寄生電容(約0.33~0.44pF),另外還有Die上的寄生電容(約0.77~2.12pF),所有的這些電容會降低信號線的有效特征阻抗。
圖一
過孔為什么會呈現(xiàn)容性?這和其本身的結(jié)構(gòu)及尺寸有關(guān),請看下面的近似計算。
以8mil孔徑,18mil pad,27mil反
焊盤,1.6mm通孔為例計算過孔的參數(shù)。
此公式是將過孔等效為傳輸線的模型來計算的,如果常規(guī)我們單端信號是50歐姆的特征阻抗,過孔的阻抗如上計算約為45歐姆,拉低了整體的特征阻抗,所以說呈現(xiàn)容性效應(yīng)。
同樣,如果再考慮封裝電容及Die電容的容性,那么整個負(fù)載的有效阻抗就會更低于PCB的設(shè)計阻抗,這樣就會導(dǎo)致整體的阻抗不連續(xù)。
通常我們有兩種方法來進(jìn)行容性負(fù)載的補(bǔ)償(相對于單端50歐姆的目標(biāo)阻抗來說),其一是減小主干線路(變粗)的阻抗,其二是加大分支處(變細(xì))的線路阻抗,使得整體的負(fù)載阻抗維持在50歐姆左右。
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好了,口說無憑,讓我們來聯(lián)系下實際吧。
還是拿芯片行業(yè)的龍頭老大來舉例,如果大家經(jīng)常看Intel的設(shè)計指導(dǎo),就會看到他們關(guān)于DDR3的主干線路阻抗(40歐姆左右)控制都比50歐姆小,而且通常這樣的設(shè)計負(fù)載又很多(DIMM條就更不用說了),這個不正是降低主干線路阻抗的一種印證嘛!請看如下表所示。
出自Intel Romley PDG
第二種處理方式就是內(nèi)存條的設(shè)計了,如下圖二為內(nèi)存條的設(shè)計圖。
圖二 內(nèi)存條設(shè)計
從上圖可以看到,地址信號的主干線路線寬為7.5mil,而到了顆粒端就變成了3mil,除了布線密度上面的考慮外,主要還是為了補(bǔ)償容性負(fù)載。
同時,高速先生也做了仿真來驗證容性負(fù)載補(bǔ)償是否真的有效,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖三所示。
圖三 仿真拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
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在正??刂芇CB板上阻抗為50歐姆的情況下(不做容性負(fù)載補(bǔ)償),仿真波形如下圖所示。
將主干線路的阻抗控制為42歐姆(有容性負(fù)載補(bǔ)償),仿真波形如下圖所示。
為了方便比較所以采用眼圖的方法,可知做了補(bǔ)償?shù)难蹐D有更大的眼高,兩者相差180mV左右,相當(dāng)于提升了12%的系統(tǒng)裕量。