Chương 11: Đường vi sai và trở khángvi sa
11.3. Tính toán trở khángvi sa
Có hai kiểu cấu hình cơ bản đường mạch vi sai: edge coupled (cặp cạnh) và
broadside coupled (cặp biểu ngữ). Chúng được mô tả trong hình 14-14. Không có những lợi ích hay bất lơi đáng kể đối với cả hai cấu hình này. Cấu hình broadside dễ dàng trong việc định tuyến một cặp đường mạch thông qua một hàng pin giữ cả chiều dài và khoảng cách không đổi. Cấu hình edge coupled được các nhà thiết kế sử dụng cho các bản mạch gần nhau, nhưng việc giữ cho chiều dài đường mạch bằng nhau và các đường mạch cách đều nhau là một thử thách lớn. Việc tính toán trở kháng vi sai theo hai cấu hình dĩ nhiên là khác nhau.
Hình 11-5: Cặp cạnh vi sai edge couple (a) và broadside couple (b)
Edge Coupled
Việc tính toán trở kháng vi sai là không đơn giản. Thực tế là chỉ có một vài công cụ hỗ trợ công việc này. Các trình bầy ở trước đã chỉ ra rằng bất cứ cặp tín hiệu vi sai nào dù được tạo ra cẩn thận đến đâu thì đều có trở kháng vi sai nhỏ hơn 2Zo, với Zo là trở kháng đơn cực của của mỗi đường dây. Không có gì là vô lý khi trừ đi 2Zo 20% và giữ phần còn lại. Trong hình mô phỏng 11-6, nó cho giá trị 80Ωvới công cụ HyperLynx đã tính toán giá trị thực là 78Ω(gần đúng). Ta đưa ra một công thức phức tạp cho trở kháng vi sai cái có mức chính xác 220% (chúng ta có thể đạt mức chính xác cao hơn)
Hãng National Semiconductor đã đưa ra một phương trình tính gần đúng với các đường vi sai edge coupled. Các hệ thống thiết kế giới hạn cao hơn có thể có cách tính trở kháng vi sai khác, bởi vậy các người dùng có thể dùng chúng để tính toán khi thiết kế bảng mạch.
Với:
Zo = trở kháng đường đơn cực
s = khoảng cách đường mạch cạnh tới canh
h = chiều cao của đường mạch ở trên mặt reference (ở môi trường microtrip) hoặc khoảng cách giữa các mặt (ở môi trường stripline)
Hình11-6: Mô phỏng của HyperLynx LineSim về mộ đường vi sai stripline
Hãng Polar Instruments đưa ra một các tính riêng cho cả trở kháng đơn cực và vi sai. Nó có hai phiên bản là SI6000 Quick Solver và Excel-based spreadsheet phug- in. Hình 11-7 là Quick Solver với việc tính toán trong cấu hình stripline.
Hình 11-7: Quick Solver với việc tính toán trong cấu hình stripline.
So sánh
Bảng 11-1 là kết quả so sáng tính chính xác của các công cụ tính toán khác nhau. Với việc tính toán trở kháng vi sai edge coupled thì mức thống nhất giữa công cụ HyperLyns và Polar là đáng chú ý, thậm chí nhận thấy rằng cả hai hãng đều dùng tới những kĩ thuật cao cấp cho những phân tích của họ.
Hình 11-1: So sánh kết quả