关于残桩的一些问题

大家好,我是广元兄。很高兴和大家分享信号完整性的相关知识。希望大家点赞,分享。

Slogan:一起学习,共同进步!

前段时间,看到个网页版计算残桩的工具,界面是这样的:

输入相关参数值,就会出结果。但发现和之前的资料给出的经验公式有差别:

同样是1Gbps速率的信号,残桩的范围差别大约在66mils。这个值已经达到很多产品的总厚度了,说明差别已经很大了。一步一步比对它们推导的步骤,好不容易发现这中间有的差别。

对残桩的定义部分,是没有问题。

波长相关公式:

λ=v/f

这里补充一下横波和纵波:

  • 横波是在周期运动中加入旋转的能量,传播方向与振动方向垂直;纵波是在运动方向上的疏密振动,传播方向与振动方向一致
  • 横波可在具备弹变特性的介质中传播,所以横波只能在固体中传播,而不能在液体和气体中传播;纵波可在具备压缩拉伸特性的介质中传播,大部分的固体、液体、气体都具有压缩拉伸特性

这里有个问题,电场和磁场沿传播方向的纵分量都为零而只有横向分量的电磁波,称为横电磁波(TEM波),一般都会认为电场和磁场以及传播方向都是正交相互垂直,但也会出现不相互垂直的TE/TM波,在介质中传播过程特别是折射的情况下,会存在非正交分量,这可能也是导致介质损耗的原因所在。接着往下说,信号在表层传输,经过孔传到连接所在层。但其中一部分信号还是会往下传播,直至过孔短桩线的末端,开路影响反射,反射回到信号层转换处。发射波的相移是往返路径长度,当这个长度为半个波长,即180°相移时,信号会产生最大程度的抵消。这个残桩长度为1/4波长,这个谐振为1/4波长短桩线谐振。

1/4波长短桩线谐振为5倍的比特率(DTR),这个是一样的。上升时间:tr = 0.14 / DTR,这个和有些资料的1/10是有差别的。

最高次谐波分量:Fmax = 0.5 / tr,信号带宽为信号峰值衰减到0.707,即 BW = 0.35 / tr。

谐振频率至少为信号带宽的两倍,才能保证谐振频率不影响信号,这个一样的。

而书本资料里的,谐振频率至少为信号带宽的两倍,这个是相同的。信号带宽大约为奈奎斯特频率的5倍,比特率是奈奎斯特频率的2倍数:

仔细理解和比对,这里面的区别:一个是1/4波长短桩线谐振频率,一个是信号谐振频率。

至于哪一个更为准确,就留给大家自己比较吧。

从特性阻抗的公式推导开始,之前更多的关注经验公式,现在开始对详细的推导更感兴趣,也开始学习高等数学,兴趣反推学习,怎么说了,尽信书不如无书,知其然更知其所以然的乐趣更大一些。但也有缺点,就是费脑子。希望和大家多交流,期待有更好理解的方式方法。

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