PCB信号仿真之为什么DDR走线要同组同层？
宣布时间：2022-12-01 09:16
作者：银娱geg优越会科技高速先天生员 刘春
随着信号速率的一直提高，对信号时序的要求也越来越严酷。在PCB设计中，我们等长的最终目的都是为了等时，以知足信号的时序要求。因此，需要我们对信号在传输线上的时延有一定的相识，下面小编将会通过理论剖析和使用SIGRITY软件举行仿真验证跟各人一起深入的相识信号在传输线上的时延情形。
时延
这里指的是传输线上的时延，即信号在通过整个传输线所用的时间。
信号的传输速率
从时延的形貌上，不难发明一定还会保存两个不可或缺的量，哈哈，不必说相信各人已经知道了，那就是信号的传输速率和传输线的长度。长度这里自不必说，这里我们需要重点关注的是信号的传输速率。当信号在传输线上传输时，其速率就取决于信号传输线在其周围介电特征情形中电场和磁场建设的速率。可用如下关系式形貌：
而真空中光速体现为：
由于险些所有非铁磁性子料相对磁导率都为1，以是介质中信号的速率可简化为：
到这里，想必各人都发明了，我们经常听到的信号在传输线中的传输速率可以用6mil/ps来估算的缘故原由了吧。由于大大都板材聚合物的介电常数都在4左右，通过上述简化后的关系式可轻松得出信号在传输线上的大致传输速率，约6mil/ps。
从上面的关系式，我们还可以知道板材的介电常数是决议信号传输速率的主要因素，介质的介电常数越大，信号的传输速率越慢，反之则越快。在知道了信号的传输速率之后，那我们传输线的时延自然也就知道了哈。时延盘算可用如下关系式体现：
其中，TD体现信号在传输线上的时延，Len体现传输线的长度，v体现信号的传输速率。
通过上面的信息，相信各人对信号的传输都有了一定的相识了，下面我们使用Sigrity当中的Sigrity Topology Explorer套件来举行仿真验证，跟各人一起进一步加深对传输线时延的相识。
微带线与带状线
建设的微带线与带状线浅易传输链路模子如下图所示：
对微带线与带状线仿真参数举行设置，这里为了便于比照剖析，将介质DK设为4，传输线线长设为1inch。
微带线参数设置：
带状线参数设置：
在设置完参数信息后，还可以审查天生的传输线信息，相信仔细的朋侪已经发明了，在天生的传输线信息中就包括了传输线单位长度的时延信息，那这里我们是不是可以验证一下软件的时延是不是与我们前面的公式盘算相吻合呢？为了盘算利便，这里我们以带状线为例，由上图可知带状线的时延为6671.28ps/m，换算后约169.45 ps/inch，公式盘算效果169.49ps/inch，效果很是靠近。完成模子及参数设置后获得的仿真效果如下图所示：
在上图微带线和带状线的仿真效果比照可以发明，两者抵达吸收器的时间相差了约12.5ps，可知微带线传输速率比带状线的传输速率要快，那是什么缘故原由导致的呢？相信各人已经有了谜底了。
凭证前面传输速率公式可知介电常数是决议信号传输速率的主要因素，介质的介电常数越大，信号的传输速率越慢，反之则越快。微带线的一面有参考层一面没有参考层，在没有参考一面是绿油和空气，其中空气的介电常数靠近似为1，导致微带线的周围情形整体的有用介电常数低于4，使得微带线的传输速率比带状线的传输速率更快。
前面已经比照过软件得出的时延与我们公式盘算的时延效果相吻合，那这里也可以从天生传输线单位长度的时延信息去与我们的仿真效果做一个验证，看看两者的效果是否同样吻合。
从上面天生传输线单位长度的时延信息中我们知道了微带线的单位长度时延是6168.09ps/m，带状线的单位长度时延是6671.28ps/m，换算后微带线的单位长度时延是156.67 ps/inch，带状线的单位长度时延是169.45ps/inch，两者相差12.78ps，与仿真效果的12.5ps相吻合。
上述，我们通过理论和仿真的验证剖析，知道了在线长相等的情形下微带线和带状线会保存时延差别以及导致差别的缘故原由，那在布线设计中，关于一些速率较高，时序要求严酷的信号，如DDR的数据信号，建议接纳同组同层举行布线的缘故原由之一正是云云。
