Signal and Power Integrity (Syllabus) – Starts on February 26th 2023 !! Hurry up to subscribe
האם הויאה הדיפרנציאלית שלך זולגת ? (חלק 2/2) – תקציר
חקר וכתב דרור חביב
מרצה בכיר ל- Signal and Power Integrity
בחלק 1 הצגנו שיטה לסימולציה וחישוב הפסדי הקרינה ממבנה ויאות ואת ההשפעה הנרחבת והמשמעותית שיש לקרינה זו על Signal and Power Integrity. בחלק זה נבחן את שני הגורמים העיקריים שמשפיעים על קרינה ממבנה ויאות:
(1) צימוד בין ויאות הסיגנל
(2) כמות ומיקום ויאות החזרה (Return path vias).
על מנת לבחון את השפעת הצימוד בין הויאות, נבחן 5 מרחקים שונים בין ויאות הסיגנל (מרכז למרכז) : 26, 32, 40, 50, 60 mil כאשר מבנה הויאות כולל רק ויאות סיגנל ללא ויאות חזרה כלל.
איור 1: הפסדי הקרינה [%] של חמישה מבני ויאות בעלות מרחק בין ויאה לויאה של 26, 32, 40, 50, 60 מיל (ללא ויאות חזרה)
כפי שרואים באיור 1:
(1) ככל שהמרחק הפיזי בין ויאות הסיגנל גדל – הפסדי הקרינה גדלים
(2) ככל שהתדר גדל, המרחק החשמלי בין הויאות גדל – הפסדי הקרינה גדלים.
ע”מ לבחון את השפעת כמות ויאות החזרה על הפסדי הקרינה, נשתמש במבנה ויאות כאשר המרחק בין ויאות הסיגנל הוא קבוע ושווה ל- 40 mil . נבחן ארבעה מבנים עם מספר ויאות חזרה שונה: 0, 2, 6, 8
איור 2: הפסדי קרינה [%] ממבנה ויאות דיפרנציאליות עם 0, 2, 6 ו-8 ויאות חזרה
הוספת ויאות חזרה מסביב לויאות סיגנל הינה מעין הוספת “סיכוך” למבנה הויאות ותורמת להקטנת הקרינה לתוך הכרטיס. יש לשם לב כי ע”מ להקטין את הפסדי הקרינה נדרש להקפיד ולמקם את ויאות החזרה מסביב לויאות סיגנל ע”מ לייצר “סיכוך” אפקטיבי. כמובן שככל שנרצה לשמור על הפסדי קרינה נמוכים בתדרים גבוהים יותר (אורכי גל קצרים יותר) נצטרך להוסיף יותר ויאות חזרה ולשמור על מרחק קטן יותר בינהם (לא מעבר ל- 1/10 אורך-גל של התדר הגבוה ביותר). אם נשתמש בהגדרה שהגדרנו לתדר קטעון לקרינה fC,R של מבנה ויאות דיפרנציאליות, ניתן לראות באיור 2 שבמבנה ללא ויאות חזרה כלל, הפסדי הקרינה מתחילים לגדול בצורה משמעותית כבר החל מ- 3 GHz ולכן זהו התדר קטעון לקרינה של מבנה ויאות זה. תוספת של 2 ו- 6 ויאות חזרה מצליחה לשמור על הפסדי קרינה נמוכים ולהגדיל את תדר הקטעון לקרינה של המבנים עד ל- 30 GHz ו- 45 GHz בהתאמה. תוספת של 8 ויאות חזרה כבר מצליחה לשמור על הפסדי קרינה נמוכים עד לתדר של לפחות 50 GHz.