SAW 出来的差分线如何走？

jianrock · 发表于 2007-11-4 01:05:58

接受通路经过差分saw filter后出来的是差分线，这两条线有合讲究吗？
差分线需要把下面的地都挖空吗？看到一板子差分线是以主地为参考的。。。
差分线在1层主地在第六层。要挖这么多?

criterion · 发表于 2014-10-4 13:47:16

本帖最后由 criterion 于 2014-10-4 13:52 编辑

分几个问题来讨论好了

『差分线需要把下面的地都挖空吗？』

首先你得知道挖地目的何在

1. 降低寄生效应
2. 在维持阻抗情况下拓展线宽  减少Insertion Loss

第一点特别针对于频率较高的走线
否则寄生效应会使阻抗难以控制匹配难以调校

第二点由下面两张图可知  走线阻抗在77奥姆时会有最小Loss
      30奥姆时会有最大功率传输
      常用的50奥姆正好是这两个值的中间
因此以Rx角度而言 77奥姆反而更好

故一些SAW Filter 其差分输出阻抗会设计成150奥姆
例如EPCOS的B4380

若以下图的迭构来做150奥姆的阻抗控制 L1走线  L2为参考地

你会发现线宽2.5 mil/间距3mil情况下其差分阻抗只有91奥姆
离150奥姆还很远

要提升阻抗
要嘛继续缩减线宽
但是2.5 mil已经很细了  再缩减其Insertion Loss会很大
要嘛加大间距
但是间距越大其抗干扰能力就越差况且再怎么加大也不会到150奥姆

这时当然只好挖空了
L1走线  L5的Main GND为参考地
然后间距加大到7 mil

算出来几乎150奥姆算是可以达标
所以若是这种情况就是要挖这么多否则阻抗难以达成

那如果Receiver的输入端是100奥姆呢?  那就是要靠Matching了

以Matching为分水岭  到SAW这段控制为150奥姆到Receiver这段为100奥姆

当然有个更一劳永逸的方法就是SAW跟Receiver几乎挨在一起
此时这段走线会极短  那么其阻抗控制与否  就不是很重要
你就意思意思控制个100奥姆即可  也不用挖空了

因为由前面可知要靠挖空达到150奥姆间距需拉到7 mil
而差分走线间距越大其抗干扰能力越差  所以线越长  Desense的机率越大
况且挖空也不是百利而无一害最大缺点就是占空间
尤其现在手机RF的Band那么多走线越来越密集
PCB面积就跟北京五环内的土地一样寸土寸金
(但是做手机RF  肯定买不起北京五环内的房子)
所以你这边150奥姆的线走越长要挖空的区域就越大
那其他Band都不用走线了 ?

所以回归主题  如果你走线够短其实可以不用挖地

『照理来说rf线下面的地不要最好。』

由前面可知  下面的地  对于阻抗控制很重要
RF下面没地阻抗如何控制?

『所以下面的地挖的越多对共模干扰抑制更好呢？』

我不太晓得你这边说的共模干扰抑制
是指抑制外来共模干扰?
还是指抑制自身共模干扰?

如果是外来共模干扰
差分讯号抗干扰能力在于差分线两旁的地以及差分线之间的间距
跟下面的地无关不会因为你拿掉下方的地  抑制外来共模干扰能力就变好

如果是自身共模干扰这又分两个层面
一个是RF讯号基本上RF讯号会走差分的  都是接收
接收讯号那么微弱  不被干扰就不错了  不会有什么共模噪声去干扰别人

另一个是高速数字讯号例如HDMI
我们先来讨论  差分讯号的回流路径
到底是GND ?  还是彼此?

任何讯号都会有回流电流，整体形成一个封闭回路，如下图 :

而电流流经封闭回路的磁场，会构成磁通量，其磁通量与电流的比值，便构成了电感，而电感又与感抗有关。



由上式可知，回路面积与感抗成正比，若回路面积越小，则感抗就越小。

而低频讯号的回流电流，会走最小电阻路径。而高频讯号的回流电流，会走最小感抗路径，如下图:

前述已知，回路面积越小，则感抗就越小，
亦即高频讯号的回流电流，会走可以构成最小回路面积的路径。
因此，如上图，虽然高频讯号的回流路径，比低频讯号的回流路径来得长，
但整体构成的回路面积较小，
所以我们得知，高频讯号的回流电流，会直接沿着原讯号路径。
因此4楼大侠所说
『总是沿着电感最小的回路进行回流』就是这个道理

而由仿真结果也证实，当讯号为低频时，其回流电流只集中在Load到Source这段路径，
但当讯号为高频时，其回流电流会集中在原路径下方。

所以我们得知，高频讯号的回流电流，会走可以构成最小回路面积的路径。
换言之，能使差分讯号拥有最小回路面积的路径，便是回流路径。

而HDMI的阻抗需控制为100奥姆

同样以刚才的迭构来做说明

同样100奥姆若是以L2为参考层那么与地距离会比彼此间距来的小
但若以L5为参考层那么与地距离会比彼此间距来的大

而差分线除了有对地的耦合之外，还存在相互之间的耦合，

所以我们又得到一个结论
基本上  回流路径存在于GND 也存在于彼此只是比重不同
若离GND近一些  因为对GND的耦合量较大
且GND能能使差分讯号拥有较小回路面积  所以回流路径大部分会集中在GND  少部份集中在彼此
而若离彼此近一些  情况则颠倒  回流路径大部分会集中在彼此  少部份集中在GND

既然如此是否意味着若间距够小回流路径存在于彼此
其下方的GND可拿掉?
答案是不行~!!
因为其实差分信号的走线最重要的就是等长
如4楼大侠所说
消除共模电流，就必须使信号的来回传输路径平衡
但实际上在PCB中差分走线很难达到100%等长
这意味着势必会残留一段单端走线

既然是单端走线那回流路径就肯定是存在于GND Plane
你把GND Plane拿掉那回流路径势必要绕一大圈远路  来构成Loop
如此一来回路面积加大其EMI辐射也会变大

其他详细原理可参照

在此就不赘述

volch · 发表于 2007-11-4 18:04:20

建兄，这个要看你阻抗线的走多少粗了。例如走150ohm，4mil的话算出来要满足条件的高度是多少就挖多少层，如果高度对走线的阻抗和线宽合适的话不挖也可以的。不过一般接收出来经过差分saw filter后出来的差分线都比较短，不控制也没什么问题。至于那个走线挖4层的你可以计算下阻抗对不对。

jianrock · 发表于 2007-11-4 18:40:33

奇老板！您说错了！我的意思是如何更好的抑制共莫干扰！
差分线是平衡传输线，就是一个正一个负中间是虚地。rf信号在正负线中间传输。照理来说rf线下面的地不要最好。所以下面的地挖的越多对共模干扰抑制更好呢？

volch · 发表于 2007-11-4 22:19:47

对于接收来说，信号是很小的，因此这里的共模干扰我认为是可以忽略的。若想要消除共模电流，就必須使信号的来回传输路径平衡，其实最好的办法就是阻抗匹配。如果把多挖地层的话阻抗没法控制了。不给共模信号提供地阻抗回路，会造成EMI 辐射。而且对于上面你所说的“rf信号在正负线中间传输”我并认同，差分走线和普通走线的应该是一致的，总是沿着电感最小的回路进行回流。在PCB 电路中一般差分走线更多的还是对地的耦合，所以差分走线的主要回流路径还是存在于地平面。因此不能一概而论地挖的越多越好，如果表面铺地过于接近的话也会影响到回流路径。[br]<p align=right><font color=red>+5 RD币</font></p>

jianrock · 发表于 2007-11-4 22:28:03

系差分走线和普通走线的应该是一致的，总是沿着电感最小的回路进行回流。???

不太理解。。。。

如何叫电感最小的回路？请执教！

volch · 发表于 2007-11-4 22:30:55

就是阻抗最低的通路啊

chinableuzc · 发表于 2007-11-7 10:51:36

走线下面的地要挖空且两条线长度尽量一样长．接受部分的走线要原理发射部分的走线

abiao · 发表于 2008-2-12 21:34:05

晕,没听明白[em03]

rousong · 发表于 2008-2-13 07:50:55

高频信号应该沿电感最小路径走，JWL,即阻抗最小路径。[em01]

jash · 发表于 2008-2-14 15:02:18

volch说的有理 !厉害!

hy20184 · 发表于 2008-2-14 15:41:01

挖地是为了能够计算出合适的50ohm阻抗线而已，挖几层也是根据PCB板的介电常数计算出来的，并不是随意的，想挖几层就挖几层的，或是挖的层数越多越好。RX　filter 一般为50ohm或是100ohm.[em12]

china-mobile · 发表于 2008-2-16 10:43:10

VOLCH的精神值得我们学习

表扬。。。

强烈建议LZ给他加RD币！！！！

xuyahang · 发表于 2014-10-8 19:41:58

又见大神回复，膜拜中

zhou1xiao1mi · 发表于 2014-10-9 09:59:00

criterion 发表于 2014-10-4 13:47
分几个问题来讨论好了

详细，很清楚

RF_Magician · 发表于 2014-10-13 16:52:51

criterion，你用来计算PCB阻抗的是什么软件啊，让我也下载一个。多谢！

andy0718 · 发表于 2014-11-9 22:07:00

criterion 发表于 2014-10-4 13:47
分几个问题来讨论好了

故一些SAW Filter 其差分输出阻抗会设计成150奥姆
例如EPCOS的B4380

请问下，Rx的差分阻抗设计成100还是150，分别于什么场景下设计成这两个值呢？目前我遇到的都是100的哎。

xuanwen001 · 发表于 2014-11-11 09:46:56

MARK MARK...

ricco · 发表于 2014-11-11 19:11:40

详细学习了

galian1983 · 发表于 2014-11-15 21:24:07

膜拜CRITERION大神

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