【doc】3W规则有效性仿真分析

【doc】3W 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf 有效性仿真分析 3W规则有效性仿真分析 3W规则有效性仿真分析 a研技2011年第24卷第7期 ElectronicSci.&Tech./Ju1.15.201I 张磊,李会武,邱紫敬,滑瑞霞,郭倩,谢俊 (1.西安电子科技大学电子工程学院,陕西西安710071;2.北京市昌平自来水有限责 任公司中调室,北京102200) 摘要利用HyperL),nx软件对3W规则的有效性进行仿真分析,探索平行微带线的 线边距,线长度,介质厚度 和介电常数等因素对串扰的影响.分析结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,一般情况下,3W规则可以减小约 70%的串扰,选取合适的平行微 带线参数,可以使3W规则发挥更好的效果. 关键词3W规则;串扰;PCB;微带线 中图分类号TN911.7;TP391.9文献标识码A文章编号1007—7820(2011)07—1l2 —05 SimulationAnalysisabouttheEffectivenessofthe3WRule ZHANGLei,LIHuiwu,QIUZijing,HUARuixia,GUOQian,XIEJun (1.SchoolofElectronicEngineering,XidianUniversity,Xi'an710071,China; 2.CentralControlRoom,BeijingCityChangpingWaterCo.,Ltd,Beijing102200,China) Abstract3Wruleisanexperientialmethodoftheroutingwhichisusedtoreducethecrosstalkofthetrackson printedcircuitboard.Thestudyofitseffectivenessisvaluableforengineeringapplication.Inthispaper,weuse HyperLynxsoftwaretosimulatetheeffectivenessofthe3Wrule,andexploretheimpactofsomefactors,suchas linemargins,linelength,dielectricthicknessanddielectricconstantoftheparallelmicrostriponthecrosstalk.The resultsindicatethatthe3Wrulescanreduceabout70%oftheerosstalkingenerally.therefores electingtheappro— priateparametersoftheparallelmicrostriplinecallmakethe3Wruleworkbetter. Keywords3Wrule;crosstalk;printedcircuitboard(PCB);mierostripline 随着电子产品设计的高速化和小型化趋势.如何 在缩小电子系统体积的同时,保持并提高系统的性能 成为一个重要课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 .信号频率变高,上升时间变快, 印刷电路板的尺寸变小,布线密度加大等,都越来越 使得串扰成为一个值得注意的问题. 1串扰概念和分类 远端串扰电压和近端串扰电压是衡量平行微带线 间串扰大小的重要指标,因此,为了计算平行微带线 间的串扰,将形成串扰的电磁耦合等效为下面两幅图. 在图1(a)所示的一小段感性耦合传输线上 一 = ,缸 d/,(1) 由于,6=一,即=一.可得远端串扰电压 收稿日期:2011.O1—11 作者简介:张磊(1985一),男,硕士研究生.研究方向:电磁 兼容.李会武(1963一),男,工程师.研究方向:城市供水测 控系统.邱紫敬(1988一),女,硕士研究生.研究方向:电磁_[二, 兼容.滑瑞霞(1983一),女,硕士研究生.研究方向:电磁兼 容.郭倩(1986一),女,硕士研究生.研究方向:电路与系统. 112 AC AC J ,—凹, 7, .-一7? (a)感性串扰 上上J_ ?___——.r—一' },—.?, 7王Vb?一一 图1电磁耦合等效图 一 丢肋 近端串扰电压 4 (3) 同样,由图1(b)所示的一小段容性耦合传输线 可得到 ,,=+Zo (4) www.di~nzikeji.0rq 张磊,岢:jW规则有致性仿具分析 由=,可以得出,远端串扰电压 VCF1(5) 近端串扰电压VcN=?鲁(6) 串扰电压为感性电压和容性电压之和,故总的串 扰电压为 近端串扰=l \(Lm+)(7) 远端串扰=1t 肋 (告一)警(8) 由于,肋=?=z~L-C,所以远端串扰又可以 写为 1PD(告一L川ineal=1(一)dt (9) 其中,z为传输线的长度;L为单位长度传输线自身 电感;C为单位长度传输线自身电容. 2仿真方法验证 为了验证该仿真方法的可靠性,选取了一组仿真 结果与理论计算值进行了比较. (1)仿真模型建立. 选取平行印制线的模型如图2所示_3].其中,o为 介质基板的宽度;1,0为印制线的宽度;Z为印制线的长 度;s为平行印制线的中心间距;h为介质的厚度;t为 印制线的厚度.印制线1为干扰线;线2为受干扰线. 在HyperLynx上建立两条微带线模型_4,如图3 所示. 选取耦合微带线的参数Z=100mm,h=1.6mm,8,= 4.4,t=Q018mm,加=3.2mm;每个端口接匹配负载. 暑 出 脚 7 - : ??_?? 时间/ns (a)驱动电压 (a)模型俯视图 n (b)模型横截面图 图2平行印制线的模型 图3HyperLynx中平行微带线的模型 (2)结果分析. 由式(7)计算得到近端串扰的理论值的幅值 为39.3mV.而在仿真中,当使用如图4(a)的驱动 电压后,可以得到如图4(b)所示的近端串扰电压波 形.从结果图4(b)可以看出:近端串扰的电压幅值 约为37.89mV,与理论计算值基本一致.因此,选 取的模型和计算方法是有效的. 》 量 宙 图4HyperLynx仿真波形 www.dianzikeji.org 时间/ps (b)近端串扰 伥磊,等:W舭则双性俩具分研 33W规则有效性分析 选取耦合微带线的参数f_100mm,h=1.6mm, 6":.,=.,=.;每个端口接匹r44t0018mmW32mm 配负载. 不同s时串扰计算结果如图5所示.令,即微带 线的中心间距S为线宽度的n倍,也就是说/-t=3时, 遵循3W规则. 200 150 > 100 50 O l2w3w4w5w6w7w8w9w S (a)近端串扰 S (b)远端串扰 图5不同线中心间距时的串扰 由图5可以看出,随着耦合微带线中心间距S的 ;微带线的中心 增大,近端串扰和远端串扰逐渐减少 距离<3w时,近端串扰和远端串扰随着s的增大而 急剧减少;当线中心间距<3W时,近端串扰和远端 串扰随着s的增大而缓慢减少. 这是因为S对耦合微带线之间的互感和互容的影 响很大.当S增大时,单位长度互感和互容减少,而 微带线自身的单位长度电感和电容不变,因此串扰随 着线中心间距的增大而减少.适当增大PCB上印制 线之间的距离可以有效减少串扰.从图5中可以更加 清楚地看到3W规则能更好地把串扰限制在一定范围 内.微带线在不受其他影响的情况下,遵循3W规则 能更好地减少串扰.而为了使3W规则发挥作用,下 面分析3W规则在不同线间参数条件下对减小串扰的 作用情况. 4不同线间参数条件下3W规则的有效性 分析 为了验证3W规则在不同条件下对减小串扰的贡 献大小,即在什么条件下,可以大幅度的降低串扰. 假设线中心间距为2时的串扰作为平行微带线的原始 串扰,将其与3W时的串扰做比较,找出在哪些情况 下,应用3W规则可以使平行微带线间的串扰尽可能 地远低于原始串扰.因此,定义应用如式(10)所示. : ×10.%(10) 其中,I,3,为微带线中心间距为距为3时的串扰幅 值;为微带线中心间距为距为2加时的串扰幅值. 当越小时,说明应用3W规则可以使线间串扰越 低,即应用3W规则的效果越好. (1)不同线长度时的串扰和应用3W规则的效率. ,= 选取耦合微带线的参数如下:h=1.6mm,占 4.4,t=0.018mm,W=3.2mm;s分别取2和3 时;每个端口接匹配负载.不同时串扰的计算结果如 图6所示. l/ram (a)近端串扰 114——VVVVtgff. dii~nzikeji.0rg l/ram (b)远端串扰 图6不同线长度时的串扰 张磊,等:3W规则有效性仿真分析 从图6(a)可以看出,对于特定的耦合微带线结构, 当微带线长度大于临界长度时,近端串扰基本稳定不 变;当线长度小于临界长度时,近端串扰不能达到稳定 值;线间距不同时,耦合微带线的临界长度也不同.从 图6(b)可以看出,远端串扰随着线长度的增大而增大. 因此为了减少串扰,PCB上的平行印制线应尽可能短. 不同线长度对的影响. 可以看出,随着线长度Z的增大,远端串 由图7 扰的缓慢上升;而随着线长度z的增大,近端串扰 的将基本保持不变.并且远端串扰的比近端串 扰的要大,因而当平行印制线长度z较短时,应用 3W规则能够高效地减少平行印制线之间的串扰. (2)不同介质厚度时的串扰和应用3W规则的效率. 图7不同线长度时的效率 取耦合微带线的参数,=4.400,f:i00mm, t=0.018mm,=1.600mm;s分别取2和3w时; 每个端口接匹配负载.不同介质厚度h时串扰的计算 结果如图8所示. hiram (a)近端串扰 图8不同介质厚度时的串扰 从图8可以看出,耦合微带线的近端串扰随着介 质厚度h的增大而增大;远端串扰也随着介质厚度h 的增大而逐渐增大.因此减少PCB的厚度可以有效 降低串扰. 由图9可以看出,随着介质厚度h的增加,近 端串扰的略微下降,而远端串扰的则有上升趋 势,并且远端串扰的比近端串扰的大.因此, 可以看出h越小,应用3W规则越能够高效地减少 串扰. 图9不同介质厚度时的效率 h/mm (b)远端串扰 (3)不同介电常数时的串扰和应用3W规则的 效率. 选取耦合微带线的参数h=I.600mm,z= 100mm.t=0.018mm,W=3.200mm;s分别取2w 和3加;每个端口都接匹配负载.不同s,时串扰的计 算结果如图l0所示. 从图l0可以看出,耦合微带线的近端串扰随着 介质介电常数s的增大而逐渐减少,而远端串扰随 着介质介电常数s的增大而逐渐增大.对于长线来 说,远端串扰远大于近端串扰.因此从减少远端串 扰的角度出发,PCB上应采用介电常数较低的 介质. 由图11可以看出,介电常数对缈影响较小. 但随着8的增大近端串扰的几乎保持不变,而远端串扰的都有缓慢减小的趋势,并且远端串扰的 比近端串扰的要大.因此,介电常数越大,应 用3W规则能更有效地减少串扰. www.tlianzikqi.orolis 张磊,等:3W规则有效性仿真分析 (a)近端串扰 图lO不同介电常数时的串扰 5结束语 图11不同介电常数时的效率 通过对PCB平行印制线的串扰仿真分析,研究 3W规则的有效性.并且分析了印制电路板上平行微 带线的中心边距,线长度,介质厚度和介电常数对串 扰的影响.结果表明:平行微带线的中心间距s, 耦合区域的线长度f,介质的厚度h以及介质介电常 (上接第111页) 馨 ?O500l00015OO2000 频率/kHz fa) S, (b)远端串扰 数占,对平行耦合微带线的串扰有很大影响.近端串 扰随着^的增大而增大,随着s和,的增大而减 少;远端串扰随着Z,h和占的增大而增大,随着 s的增大而减少.应用3W规则能够减少印制线之间 的串扰;当线长度f较短或h较小或介电常数,较高 时,应用3W规则能有高效地减少串扰. 参考文献 [1]李玉山,李丽平.信号完整性分析[M].北京:电子工 业出版社,2005. 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