如何實現(xiàn)高速時鐘信號的差分布線

在高速設(shè)計中，如何解決信號的完整性問題？差分布線方式是如何實現(xiàn)的？對于只有一個輸出端的時鐘信號線，如何實現(xiàn)差分布線？

信號完整性基本上是阻抗匹配的問題。而影響阻抗匹配的因素有信號源的架構(gòu)和輸出阻抗(output impedance)，走線的特性阻抗，負(fù)載端的特性，走線的拓樸(topology)架構(gòu)等。解決的方式是靠端接(termination)與調(diào)整走線的拓樸。
差分對的布線有兩點(diǎn)要注意，一是兩條線的長度要盡量一樣長，另一是兩線的間距(此間距由差分阻抗決定)要一直保持不變，也就是要保持平行。平行的方式有兩種，一為兩條線走在同一走線層(side-by-side)，一為兩條線走在上下相鄰兩層(over-under)。一般以前者side-by-side 實現(xiàn)的方式較多。

要用差分布線一定是信號源和接收端也都是差分信號才有意義。所以對只有一個輸出端的時鐘信號是無法使用差分布線的。

高速時鐘信號的差分布線

??????? 會使高頻信號能量衰減的原因一是導(dǎo)體本身的電阻特性(conductor loss), 包括集膚效應(yīng)(skin effect), 另一是介電物質(zhì)的dielectric loss。這兩種因子在電磁理論分析傳輸線效應(yīng)(transmission line effect)時, 可看出他們對信號衰減的影響程度。差分線的耦合是會影響各自的特性阻抗, 變的較小, 根據(jù)分壓原理(voltage divider)這會使信號源送到線上的電壓小一點(diǎn)。 至于, 因耦合而使信號衰減的理論分析我并沒有看過, 所以我無法評論。
??????? 對差分對的布線方式應(yīng)該要適當(dāng)?shù)目拷移叫小?所謂適當(dāng)?shù)目拷且驗檫@間距會影響到差分阻抗(differential impedance)的值, 此值是設(shè)計差分對的重要參數(shù)。 需要平行也是因為要保持差分阻抗的一致性。 若兩線忽遠(yuǎn)忽近, 差分阻抗就會不一致, 就會影響信號完整性(signal integrity)及時間延遲(timing delay)。

???????? 差分阻抗的計算是 2(Z11 - Z12), 其中, Z11是走線本身的特性阻抗, Z12是兩條差分線間因為耦合而產(chǎn)生的阻抗, 與線距有關(guān)。所以, 要設(shè)計差分阻抗為100歐姆時, 走線本身的特性阻抗一定要稍大于50歐姆。 至于要大多少, 可用仿真軟件算出來。

???????? 接收端差分線對間的匹配電阻通常會加, 其值應(yīng)等于差分阻抗的值。 這樣信號品質(zhì)會好些。
Q：在allegro中怎么設(shè)置差分對
A：logic----〉assign differential pair，然后在electrical constraint spreadsheet...里面可以設(shè)置線寬，線距。