ADS信号完整性分析之：传输线中什么样的结构会导致阻抗失配？

ADS软件在信号完整性以及电源完整性仿真方向有着广泛的应用，易迪拓培训(edatop.com)整理编辑出这套ADS信号完整性分析系列教程，主要介绍使用ADS进行信号完整性以及电源完整性仿真的一些基本概念和应用技巧，供大家参考。资料来源于是德科技。

ADS传输线模型经常被用来建模简单的直线型传输线，这些模型简单易用并且可靠性高。然而这些模型仅在特定的条件下比较准确：包括直线、线宽和间距固定并且在同一层上面而且有完整的地平面，如图1所示：

图1. 一个简单的直线型差分微带线

在实际的PCB设计中，传输线经常很复杂，如图2所示。 非均匀结构，例如过孔，焊盘以及弯曲，会产生阻抗失配并且降低信号完整性。传输线模型无法建模这些影响，这种情况下，EM求解器，例如ADS momentum ，可以用来提取这些模型。

图2. 一个复杂的差分对

过孔有三种：盲孔，埋孔和通孔。盲孔和埋孔可以改善信号完整性但是成本比较高，通孔在高速数字设计中最常用。当通孔将信号从PCB板的顶层传递到内层的时候，会产生一个如图3所示的桩线。桩线类似一个旁路电容并会带来谐振。理论上，桩线越长，谐振频率越低。

图3.通孔中的桩线结构

由于有电感和电容效应，过孔会有阻抗。当过孔的阻抗和与其相连接的传输线一致时，信号不会被扭曲。这个可以通过控制打孔尺寸、焊盘以及孔的光滑度来达到。

当一段走线方向发生改变的时候，也会带来阻抗失配。通常情况下，一个锐利的转折会产成更大的阻抗不连续。然而在PCB Layout中很难避免走线的弯折。 因此，为了减少阻抗改变，弯曲的形式必须仔细考量。

每一条高速传输线都需要在接地面上有一个与其平行的完整的电流回路。 一个电流回路中的槽会在传输路径上形成一个串联电感从而带来信号完整性的下降。此外，同时拥有这些槽的走线之间的串扰会被放大。

焊盘产生的寄生电容也会引起阻抗失配。电容大小与焊盘尺寸、介电常数以及到地的距离有关。为了减小焊盘产生的寄生电容，通常做法是在焊盘下的接地平面做切口。 

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